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Polytech Montpellier STIA4 Cours de Microbiologie page 0 Université Montpellier II Sciences et Techniques du Languedoc MICROBIOLOGIE ALIMENTAIRE I - Les relations microorganismes / aliments / consommateurs II - Les maladies microbiennes liées à la consommation d’aliments III - Les agents antimicrobiens Professeur Jean-Louis CUQ Département Sciences et Technologies des Industries Alimentaires 4 ème année Septembre 2007

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Université Montpellier II

Sciences et Techniques du Languedoc

MICROBIOLOGIE ALIMENTAIRE

I - Les relations microorganismes / aliments / consommateurs

II - Les maladies microbiennes liées à la consommation d’aliments

III - Les agents antimicrobiens

Professeur Jean-Louis CUQ

Département

Sciences et Technologies des Industries Alimentaires

4ème année

Septembre 2007

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I - LES RELATIONS

ALIMENTS - MICROORGANISMES - CONSOMMATEURS I - INTRODUCTION Un des effets les mieux connus des microorganismes contaminants de nos aliments est la dégradation de la qualité. Cette qualité de nos produits alimentaires peut, au plan microbiologique, être définie de 2 façons : I - 1. La qualité marchande concerne essentiellement les caractéristiques organoleptiques et se traduit par un attrait ou une répugnance par les consommateurs. Ses incidences économiques sont déterminantes pour l’industrie alimentaire. Les caractéristiques nutritionnelles et technologiques de l’aliment contribuent à cette qualité. Tous nos aliments peuvent être le siège de prolifération microbienne, prolifération d’autant plus variée que le produit est “riche” en éléments nutritifs et placé dans des conditions favorables à la croissance microbienne. Ainsi la plupart de nos aliments (non soumis à des traitements antimicrobiens) ont des charges microbiennes comprises entre 104et 106/g. Au cours de cette prolifération des modifications d’aspect (couleur, limon), de texture, de flaveur (odeur et saveur) apparaissent. Les microorganismes les plus souvent rencontrés appartiennent aux genres Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella, Alcaligenes, Aspergillus, Rhizopus, Clostridium sporogenes et Flavobacterium, et les modifications qu’ils engendrent sont le plus souvent défavorables (odeur putride, limon, rancissement, liquéfaction etc...). Parfois cette prolifération est souhaitée (bière, vin, yaourt, beurre, fromage, saucisson, choucroute, anchois, nuoc-nam etc...) : il s’agit alors de fermentations contrôlées, de biotransformations, de production de biomasse. I - 2. La qualité hygiénique. L’innocuité d’un aliment correspond à une qualité seuil et la norme zéro défaut doit être atteinte pour certains systèmes aliment-microorganisme en particulier à partir du moment où la présence du microorganisme dans le produit risque d’avoir une incidence défavorable et parfois très grave sur la santé du consommateur. Il n’en reste pas moins vrai qu’actuellement les maladies microbiennes d’origine alimentaire sont des affections à la “mode” dont chacun d’entre nous peut être la victime. Généralement les symptômes ressentis sont qualifiés de “crise de foie” et ont une localisation gastro-intestinale. L’évolution du mode de vie caractérisé par un passage de la cuisine familiale à la restauration collective, un recours à des aliments préparés à l’avance hors du domicile, l’apparition de produits nouveaux (100 aliments en 1900, plus de 10 000 en 1999, combinaisons de constituants de matières premières) ont entraîné une augmentation des risques. Les “accidents” affectent souvent un nombre élevé d’individus et sont amplifiés et souvent mal commentés par les médias. Toutefois, tendre vers la consommation d’aliments stériles est probablement très défavorable pour l’humain qui deviendrait plus sensible aux maladies s’il n’est pas continuellement en contact avec un certain nombre de germes pathogènes. En effet ces germes induisent et stimulent des mécanismes de défense. Ainsi quand des européens ou des américains “voyagent” hors de leurs frontières, ils contractent des maladies pour lesquelles les populations des pays visités sont immunisées (tourista). Dans son approche actuelle, la microbiologie alimentaire apparaît au premier abord comme une démarche simpliste. En effet, vérifier la conformité à des critères microbiologiques par l’étude de groupes mal définis au plan taxonomique comme la flore aérobie mésophile, les coliformes, les anaérobies sulfito-

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réducteurs est une opération apparemment facile à effectuer. Or, il n’en est rien car il est nécessaire que ces techniques soient codifiables, standardisables (universalité), peu coûteuses, rapides et sensibles quand il s’agira de rechercher un petit nombre de germes “noyés” dans un environnement bactérien abondant. Les maladies liées à la consommation d’aliments coûtent cher aux états (soins - arrêt de travail) qui ont, pour la plupart, développé des systèmes de protection des consommateurs (inspection, contrôle et normes). Ainsi depuis 1992, des normes européennes sont mises en place pour prévenir de telles maladies. Malgré cela, il semble que depuis 1940 le nombre de ces maladies n’ait pas diminué. Si ce contrôle peut localiser un “problème”, il est évident que c’est la “gestion” d’un produit qui le préviendra (qualité des matières premières et de leur environnement, éducation des employés de l’industrie, de la distribution, des restaurateurs, des “cuisiniers domestiques”, etc...). II - ROLE ET SIGNIFICATION DES MICROORGANISMES DANS LES ALIMENTS Les aliments sont d’origine végétale et/ou animale: la flore normalement associée aux plantes et aux animaux est donc potentiellement présente. De plus, un apport microbien exogène est souvent inévitable (environnement, contact, manipulations, etc...). II - 1. Sources primaires de microorganismes

II - 1 - 1. Sol et eau bactéries : Achromabacter, Enterobacter , Alcaligenes, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Serratia, Sarcina, Streptomyces , etc.. moisissures : Aspergillus; Rhizopus, Penicillium, Trichothecium, Bothrytis, Fusarium etc... levures : Saccharomyces , Rhodotorula , Torula etc. souvent associées aux plantes donc dans le sol.

AIR

SOL EAU

PLANTES ET PRODUITS DERIVES

ANIMAUX ET PRODUITS DERIVES

FECES

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II - 1 - 2. Plantes et produits dérivés Le sol et l’eau sont les sources primaires des microorganismes des plantes (cf. ci-dessus) avec en plus des flores spécifiques : bactéries :Acetobacter, Enterobacter, Erwinia, Flavobacterium, Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, Paracolobactrum , etc. moisissures :genres responsables de dégradations des fruits et végétaux levures :Saccharomyces, Rhodotorula, Torula, etc... II - 1 - 3. Animaux et produits dérivés Le tractus intestinal de l’homme ou des animaux contient jusqu’à 1011 germes par g (gros intestin) : parmi les bactéries les plus fréquentes: Bifidobacterium (Lactobacillus bifidus), Bacteroïdes, Escherichia, Proteus, Salmonella, Shigella, Staphylococcus, Streptococcus, Clostridium, Paracolobactrum, Pseudomonas. Parmi les levures Candida , etc... Les moisissures ne sont pas transmises par foie fécale. A partir du tractus digestif ces microorganismes se retrouvent souvent dans les eaux et le sol à partir desquels ils contaminent les plantes . Rappelons que la charge microbienne totale d’un homme sain est voisine de 1017 à 1019. La flore microbienne de la peau des animaux ou de la peau des manipulateurs (mains surtout) est fonction de l’environnement (sol, poussière, air, eau etc.) et de l’”hygiène” .Les charges microbiennes atteignent facilement des valeurs comprises entre 104 et 106 par cm2. Gaffkya, Sarcina, Staphylococcus sont des hôtes fréquents de la main, du nez et de la bouche. Les cheveux sont de véritables “filtres à air” et leur flore dominante est donc celle de l’air et des poussières. Si les conditions d’hygiène sont mal respectées, des microorganismes d’origine intestinale sont susceptibles d’être introduits dans nos aliments. La contamination des vêtements et ustensiles est fonction de l’environnement et des modes de contact. II - 1 - 4. Air et poussière La plupart des bactéries et des moisissures et de très nombreuses levures y sont présentes. Bactéries : Bacillus, Sarcina, Micrococcus sont fréquentes car résistantes aux bassesHR Moisissures : Torulopsis , etc. II - 1 - 5. Produits fermentés Le développement contrôlé d’un ou plusieurs microorganismes dans une matière première donnée d’origine animale (lait, viande) ou végétale (choux, jus de fruit) permet d’obtenir des produits dont les propriétés physico-chimiques sont modifiées (texture, goût, couleur, odeur, pH, etc). De nombreux produits traditionnels sont obtenus après fermentation, la charge microbienne résiduelle étant très grande (lait fermenté) ou relativement faible (boissons fermentées). Produits traditionnels: laits fermentés, fromages, charcuterie, choucroute, boissons fermentées Bactéries : Lactobacillus, Streptococcus, Acetobacter Levures : Saccharomyces et moisissures : Penicillium , Aspergillus dans les phénomènes de succession de flores. II - 1 - 6. Microorganismes aliments Il s’agit de microorganismes cultivés le plus souvent sur des substrats issus de l’industrie pétro-chimique (Candida, Pseudomonas, Spirulina , etc..). Rappelons que Saccharomyces cerevisiæ est communément consommé sous forme séchée.

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II - 2. Altérations microbiennes des aliments II - 2 - 1. Contamination “naturelle” suivie soit de la mort, de la survie ou de la prolifération des germes. La charge microbienne “normale” de la plupart de nos aliments est de l’ordre de 104/g. Il y a mort quand les microorganismes ne trouvent pas dans l’aliment les conditions nécessaires à leur croissance (composition, conditions d’entreposage, traitements antimicrobiens..). La survie des microorganismes est liée à des conditions n’engendrant pas la mort mais ne permettant pas la multiplication (composition , froid ...). Il y a prolifération quand les microorganismes trouvent les conditions nécessaires à leur croissance. Dans ce cas généralement défavorable il y a altération de la qualité marchande si les germes sont saprophytes et altération de la qualité sanitaire (et parfois marchande) si les germes sont “pathogènes”. Dans la nature, les proliférations microbiennes par succession de flores ont pour finalité de minéraliser complètement le produit (dans le cas de microorganismes hétérotrophes). La notion de charge microbienne en relation avec la qualité du produit est fonction de la nature du produit et de la nature du germe présent . II - 2 - 2. Incidences sur la qualité marchande (modifications des qualités organoleptiques) La prolifération de microorganismes dans un produit alimentaire se traduit par des modifications des qualités organoleptiques généralement détectables quand le nombre de germes dépasse les 106 par g de produit. Les modifications d’aspect (couleur, limon), de texture ou de flaveur (odeur et saveur) sont souvent défavorables : Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella, Alcaligenes, Aspergillus, Rhizopus, Flavobacterium, Clostridium . Parfois cette prolifération engendre des modifications souhaitées (bière, vin, saucisson, beurre, fromages, yaourt, choucroute).

1) Relations microorganisme / composition de l’aliment • A partir des glucides de l’aliment (et dérivés) * polymères (amidon, cellulose) : hydrolyse : texture modifiée * dimères et monomères (saccharose, maltose , lactose , glucose , fructose , etc) : fermentations :

formation d’acides et de composés carbonylés par exemple : incidence sur le goût et l’arôme • A partir des protides de l’aliment (et dérivés) * polymères (protéines) : hydrolyse : texture modifiée

* acides aminés : décarboxylation , désamination, désulfuration etc. : modifications du goût, de l’odeur, formation de catabolites toxiques

• A partir des lipides de l’aliment (et dérivés) : oxydation et lipolyse (goût).

2) Modifications de l’odeur Le développement de microorganismes dans un produit est d’abord détecté par des modifications d’odeurs en raison de la sensibilité de notre système olfactif. Le seuil de détection de composés organiques volatiles se situe en moyenne à 10-6

- 10-9 g (10-12 pour des dérivés de la pirazine). Généralement, ces modifications sont biphasiques : 1) Une grande partie de l’aliment est transformée en un produit dominant (acide acétique - éthanol) : il peut s’agir d’une altération (aigre...) ou d’une transformation souhaitée. Si le produit est riche en glucides et a un pH > 6 il y a tendance à la fermentation lactique. Si le produit a un pH < 6 et sans 02, tendance à la fermentation alcoolique. Cette altération primaire est détectable à partir d’un seuil d’environ 108 germes / g. 2) Production d’odeurs caractéristiques liées à des composés organiques volatiles (odeur - goût) ou non (goût). Le seuil de détection de ces composés odorants varie de 10-6 à 10-12 g (dérivés de la pirazine).

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Quelques exemples de seuils de perception Odeur µg/l 2-isobutyl, 3-méthoxypirazine poivron 2.10-3 méthylmercaptan café 2.10-2 2,4-décadiénal poulet 7.10-2 éthyl-2-méthyl butyrate pomme 10-1 3-hexénal tomate 3.10-1 γ-décalactone pêche 7.10-1 acétate d’amyle banane 5 éthanol 105 Ces composés contribuent à la qualité de certains produits fermentés (vins, fromages) ou à la dépréciation quand ces odeurs sont désagréables (odeurs de relent, d’ammoniac, de mercaptans, d’amines, etc...). Analysés par C.P.V. ces composés permettent parfois d’identifier les microorganismes qui les ont produits. Les composés odorants produits par les microorganismes sont pour la plupart d’entre eux détectés quand la charge microbienne atteint 106 à 107 germes/g. Il n’est généralement pas possible d’attribuer à chaque microorganisme la genèse d’une odeur particulière. Cette production est fonction de la composition d’aliment, de la température, de la souche etc.. Néanmoins les moisissures engendrent souvent une odeur de moisi (complexe) ou de rance tandis que les bactéries génèrent des odeurs agréables, fruitées ou désagréables. Pseudomonas : odeur de tilleul (milieux pauvres en matières organiques) Achromobater ou Flavobacterium : odeur de pomme ou de navet (bière) Bacillus subtilis : odeur de melon pourri Streptomyces : odeur de moisi. * viandes : un développement microbien en surface se traduit par une odeur de relent à partir de 107 germes/g quand l’entreposage est réalisé à 10°C et d’une odeur ammoniacale et d’H2S quand l’entreposage est réalisé à température ambiante : on parle alors de putréfaction qui est un phénomène parfois recherché (faisandage). * poissons : la putréfaction génère des odeurs ammoniacales (formation de triméthylamine, de mercaptan, de diméthylsulfure, H2S etc...). Chez le maquereau il existe par exemple 2 phases : la première correspond à la production d’acide lactique (aigre) et la deuxième à la génèse des odeurs ammoniacales. * fromages : Cl. butyricum synthétise de l’acide butyrique à odeur désagréable caractéristique. Une odeur ammoniacale survient après protéolyse.

3) Modifications du goût Elles sont liées à la présence de composés volatils ou non. La plus fréquente correspond à une acidification liée à la production d’acide lactique. Divers qualificatifs sont utilisés par décrire cette transformation : piqûre, aigrissement, sûrissement... Cette modification est favorable avec certains produits (fromages, choucroute, saucisson) Dans le cas du vinaigre c’est l’acide acétique qui est produit. Les seuils de perception du goût de certains composés sont indiqués dans le tableau ci-après:

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NaCl 0,25 % Saccharose 0,5 % HCl 0,007 % quinine 5.10-5 % Certains des goûts liés à la de quelques microorganismes sont décrits ci-après : Goût de noisette : Leuconostoc citrovorum : diacétyle : beurre. Ce même microorganisme induit un goût de margarine dans les jus d’agrume Rancissement : Pseudomonas Goût de malt : levures dans le lait Goût caramélisé : levures ou Streptococcus lactis var. maltigenes dans le lait Goût alcoolisé : levures Goût douçâtre : levures (production de mannitol) : vin Goût crayeux : levures (Endomycopsis ou Trichosporum) : pain Goût amer : Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc transforment le glycérol en acroléine qui se combine avec des polyphénols : bière. Goût piquant : production de CO2

Goûts fruités (biotransformations).

4) Modifications de l’aspect et de la couleur Ces modifications sont chronologiquement détectables visuellement bien après l’apparition d’odeurs. Dans une première phase il s’agit de petites zones qui présentent des caractéristiques variables quant à leur forme (rondes, plates, bombées, irrégulières...). Leur aspect (opaque, mat, brillant, rugueux...) et/ou leur couleur (blanc, noir, jaune, rouge...) sont multiples. Ces zones sont constituées de bactéries, levures et de sécrétions muqueuses qui s’étendent à la surface de l’aliment et forment un revêtement souvent gluant, visqueux et poisseux : cette phase est qualifiée de poissage. La prolifération de moisissures est caractérisée par la formation de zones colorées à évolution centrifuge. Ces zones peuvent présenter des aspects variés (feutrage, taches rugueuses...). Les modifications de couleur résultent d’un ou plusieurs phénomènes : • synthèse d’un ou plusieurs pigments par le microorganisme. Toutes les couleurs sont possibles (blanc - noir - bleu - vert - jaune - rouge..). Les genres producteurs de pigments les plus souvent rencontrés sont : Micrococcus, Pseudomonas, Chromobacterium, Serratia, Bacillus, Flavobacterium, Rhodotorula. • transformation d’un pigment endogène à l’aliment .Oxydation du carotène (perte de la couleur orange de nombreux produits végétaux) , modifications de la myoglobine (dérivés nombreux de couleur marron à vert). • destructions cellulaires mettant en contact enzyme et substrat (PPO-quinone). Ce phénomène est courant chez les produits végétaux. • production d’un composant réactif et chromogène ( H2S générant des sulfures divers noirs) .

5) Structure et texture La structure d’un produit alimentaire est liée à la présence de macromolécules comme les pectines, celluloses, hémicelluloses (amidon et protéines) chez les produits végétaux et les protéines chez les produits animaux . Si les microorganismes contaminants synthétisent et excrètent des hydrolases (pectinases, protéases etc...) un ramollissement apparaît. Pour un germe donné, ce ramollissement est d’autant plus grand que la charge microbienne est élevée : * Phénomène recherché (faisandage par protéolyse; éclaircissement des jus de fruits par pectinases) * Phénomène défavorable : pertes de forme etc...

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La production de gaz (CO2 le plus souvent) induit la formation de fissures ou de bulles et altère les emballages. La synthèse de polymères (dextranes à partir de saccharose avec Leuconostoc) augmente la viscosité de certains sirops ou jus.

6) Modification de la valeur alimentaire Dans le cas de produits obtenus par fermentation, la structure, les qualités hygiéniques, organoleptiques et nutritionnelles sont actuellement bien contrôlées. Les microorganismes intervenant dans ces processus consomment des molécules à valeur énergétique élevée et la valeur calorique des produits fermentés est donc généralement inférieure à celle du produit initial. Ces mêmes microorganismes ont un rôle favorable en synthétisant des molécules à activité biologique comme des vitamines ou encore en catabolisant des produits toxiques ou antinutritionnels (glucides non fermentescibles C1-C6 : stachyose, protéines toxiques). Pour la plupart de nos aliments, le développement d’une flore microbienne superficielle se fait à partir de glucides simples et d’azote non protéique. Ainsi dans le cas des viandes et poissons, l’altération de surface se traduisant par la formation de limon (poisse) et d’odeurs caractéristiques n’est pratiquement par accompagnée de protéolyse, donc d’une modification sensible de valeur nutritionnelle jusqu’à 109 germes/cm2. Quand des phénomènes de protéolyse apparaissent, ils sont suivis par la formation de dérivés d’acides aminés qui confèrent aux produits des odeurs, goûts et texture tels, qu’ils deviennent inconsommables. II - 3 . Principaux paramètres de contrôle de la prolifération microbienne dans nos aliments De nombreuses caractéristiques physicochimiques de l’aliment et de son environnement conditionnent le développement des microorganismes . II - 3 - 1 - Caractères propres à l’aliment II - 3 - 1 - 1 . Structures biologiques La présence d’enveloppes, coques, peaux etc. confère à certains aliments une excellente protection contre la prolifération microbienne (testas des graines, enveloppes des fruits, coquilles des noix, des oeufs, peau des animaux, etc.) L’altération de ces protections naturelles se traduit souvent par une contamination / prolifération. Les emballages ont pour but principal de protéger l’aliment stabilisé ou non de la contamination .Il faut signaler qu’il existe des emballages comestibles.

II - 3 - 1 - 2 . Agents antimicrobiens naturellement présents Le lait frais contient des lacténines et des facteurs anti-coliformes à activité limitée dans le temps. L’oeuf contient du lysozyme actif sur des germes à Gram positif. Les airelles contiennent de l’acide benzoïque actif sur les levures et moisissures ; des composés comme le thymol (thym), l’eugénol (clou de girofle) ou l’aldéhyde cinnamique (cannelle) ont des activités antimicrobiennes.

II - 3 - 1 - 3 . Composition chimique de l’aliment

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Pour proliférer, les microorganismes doivent trouver dans l’aliment des substances nutritives. Rappelons que les microorganismes dangereux sont pour la plupart hétérotrophes chimio-organotrophes et doivent donc trouver leur énergie dans les composants de l’aliment. Ils doivent aussi y trouver de l’eau, une source d’azote, des minéraux et pour certains des vitamines et des facteurs de croissance. Plus la diversité de composition d’un aliment est grande (produits animaux tels que les viandes et dérivés, le lait ...) et plus sa susceptibilité à servir de milieu de culture est grande. II - 3 - 1 - 4 . pH Pour un microorganisme donné, la vitesse de croissance en fonction du pH passe par un optimum. Ce sont souvent des activités enzymatiques sensibles au pH qui sont les facteurs limitants de la croissance microbienne.

Ainsi, c’est indirectement la conformation que prennent les protéines dans un milieu à un pH donné qui est responsable de l’expression de l’activité de ces molécules. Si à un pH donné, la conformation est telle que la macromolécule n’ait plus aucune activité, la croissance s’arrêtera si l’activité de cette macromolécule est indispensable à la vie du microorganisme. Par rapport au pH il est habituel de considérer deux groupes d’aliments : ceux dont le pH est inférieur à 4,5 et ceux dont le pH est supérieur à 4,5. Dans la première catégorie les microorganismes dangereux ne se multiplient généralement pas et Clostridium botulinum n’élabore pas sa toxine. L’acidophilie est une propriété que l’on rencontre surtout chez les levures, les moisissures et chez certaines bactéries qui sont classées en fonction de la nature de l’acide qu’elles produisent (bactéries acétiques, lactiques, propioniques, ...) Dans les aliments dont le pH est compris entre 4,5 et 9,5, de nombreuses altérations sont susceptibles de se produire et la plupart des bactéries pathogènes cultivent dans ces conditions. Le pH de l’aliment favorisera d’autant mieux la prolifération qu’il sera voisin du pH optimum de croissance.

Vitesse de croissance

pH

Escherichia coli Acetobacter

4 7 10 1

Brucella melitensis

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Le pH des aliments est parfois évolutif (transformation du glycogène en acide lactique au cours de la rigor mortis, niveau de maturité des légumes et fruits ...) et peut ainsi varier de plusieurs unités. Le pH de quelques produits alimentaires est indiqué ci-dessous :

aliment pH aliment pH aliment pH boeuf 5,1-6,2 asperges 5,0-6,1 orange 3,0-4,3 jambon 5,9-6,1 haricots 4,8-5,5 pêche 3,4-4,2 veau 6,0-6,2 haricots verts 4,9-5,5 poire 3,8-4,6 poulet 6,2-6,4 betterave 4,2-5,8 ananas 3,5-4,1 canard 6,0-6,1 choux de Bruxelles 6,3 prune 2,8-3,0 saucisse (Francfort) 6,2 choux 5,4-6,0 melon 5,2-5,6 poissons (général) 6,6-6,8 carottes 4,9-5,6 airelle 2,3-2,5 morue 6,0-6,2 céleri 5,7-6,0 cassis 3,0-3,4 maquereau 5,9-6,2 maïs 6,1-7,0 dattes 6,2-6,4 saumon 6,1-6,5 laitue 6,0-6,2 raisin 3,5-4,5 sardine 5,7-6,6 olives 3,6-3,8 citron 2,2-2,6 crevettes 6,8-7,0 olives mûres 5,9-7,3 pomme 2,9-3,5 crabes 7,0-7,1 oignons 5,3-5,8 banane 4,5-4,7 huitres 4,8-6,3 champignons 6,0-6,5 figue 4,6-5,0 poissons blancs 5,5 persil 5,7-6,0 mûre 3,0-4,2 hachis 5,5-6,2 pois 5,6-6,5 myrtille 3,2-3,6 lait de vache 6,5-6,8 concombre 2,6-3,8 cerise 3,4-3 beurre 6,1-6,4 piment 4,3-4,9 pamplemousse 3,2-3,4 crème 6,5 pomme de terre 5,4-5,9 porc + haricots 5,1-5,8 fromages 4,5-5,9 épinard 4,8-6,0 soupe de viande 6,0-6,2 parmesan 5,2 tomate 4,2-4,5 soupe de haricot 5,7-5,9 Roquefort 4,7 navets 5,2-5,5 soupe de poulet 5,5-6,5 pomme 2,9-3,5 soupe de champignon 6,3-6,7

pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thiobacillus thiooxydans Escherichia coli Salmonella typhi Vibrio cholerae Brucella melitensis Mycobacterium tuberculosis Lactobacillus sp Bacillus subtilis

Acetobacter sp Clostridium botulinum Streptococcus lactis Levures Moisissures

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II - 3 - 1 - 5 . Activité de l’eau Les microorganismes ont besoin, pour se multiplier, d’eau disponible ; la disponibilité de l’eau est caractérisée par son activité. Ce paramètre correspond au rapport de pression partielle de l’eau dans l’aliment à celle de l’eau pure (aux coefficients d’activité près) : aeau = Peau aliment / Peau pure L’ aeau varie entre 0 et 1. L’humidité relative H.R. est égale à l’ aeau . 100 . Les microorganismes capables de se développer dans des produits à faible aeau sont qualifiés de xérophiles, ceux en milieux fortement sucrés ou salés respectivement d’osmophiles et de halophiles. Les moyens d’abaisser l’activité de l’eau sont nombreux :

- physiques (congélation, déshydratation) - additifs (salage, sucrage..)

Ils conduisent respectivement à des aliments congelés, séchés, aux salaisons et saumures, confitures et bonbons (cf cours de technologie alimentaire). Pour aw < 0,65 aucun microorganisme ne peut cultiver (ils peuvent survivre). Pour aw <0,85 aucun microorganisme pathogène ne peut cultiver exception faite de certaines moisissures excrétrices de mycotoxines.

Le très fort pourcentage de mortalité microbienne observé au cours de la deshydratation, du salage, de l’addition de sucres ou de la congélation est dû, en grande partie, à la diminution d’activité de l’eau.

Activité de l’eau 1 0,9 0,8 0,7 0,6

Clostridium botulinum

E. coli, Salmonella sp, VBibrio, Pseudomonas, Achromobacter, Enterobacter, etc. La plupart des bactéries, quelques levures, Basidiomycètes

Bacillus, Bactéries lactiques, Levures, Mucorales, Fusarium

Staphylococcocus, Debaromyces, Cladosporium

Saccharomyces, Penicillium

Halobacterium, Halococcus, Aspergillus Eurotium

Saccharomyces rouxii, Xeromyces

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L’eau pure a une aw de 1 - une solution de saccharose à 80 g dans 100 mL de 0,94, à 205 g dans 100 mL de 0,83 - une solution de NaCl à 30 g dans 100 mL de 0,9, à 51 g dans 100 mL de 0,79, saturée de 0,75 - la glace à -20°C de 0,83, la glace à -40°C de 0,67. Il existe des corrélations entre a eau et température ou composition. A une température donnée, la vitesse de croissance d’un microorganisme donné est diminuée si l’ aeau est abaissée. La présence de substances nutritives en “abondance” augmente les limites d’aeau compatibles avec la survie du microorganisme.

Le principe de conception des aliments à humidité intermédiaire (AHI) repose sur l’emploi simultané de plusieurs agents dépresseurs d’activité de l’eau.

II - 3 - 1 - 6. Potentiel d’oxydo-réduction Selon leur mode de respiration, les microorganismes sont soit aérobies stricts, soit anaérobies stricts, soit aéro-anaérobies, soit micro-aérophiles ... Ces propriétés expliquent la diversité des altérations que l’on peut rencontrer : - les moisissures et les levures aérobies strictes se développent en surface en formant des voiles plus ou moins épais - les levures fermentantes se multiplient en profondeur avec production de gaz - les Clostridium ne se développent qu’en absence d’oxygène (masse , conserve..) - les Pseudomonas ne se développent qu’en présence d’oxygène (surface) - les Lactobacillus microaérophiles ne se développent qu’à une teneur réduite en oxygène. Dans les aliments , on peut considérer la présence ou l’absence d’oxygène comme un paramètre fondamental vis à vis des microorganismes. Le potentiel rédox résulte de l’équilibre : A currentpoint

currentpoint B + e-

La constante d’équilibre K = [Ox] / [Réd] et E = - RT Log K E est exprimé en mV.

1 0,9 0,8 0,7 0,6

Fruits & légumes

Pain, viande, oeufs Jambon, fromages

Fromages secs, charcuterie Confitures & gâteaux sans crème

Poisson salé, fruits secs Céréales

Bonbons

Biscuits secs

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Dans les aliments oxydés E est positif, les aliments réduits ayant des E négatifs. Les microorganismes aérobies requièrent des valeurs positives de E, tandis que les microorganismes anaérobies requièrent des valeurs négatives. Certains composés qualifiés de réducteurs contribuent à l’obtention de faibles valeurs de E ; il s’agit de l’acide ascorbique, de la cystéine ou encore du glucose. Les jus de plantes ont des valeurs de E comprises entre +300 et +400 mV La viande en morceau possède un E voisin de - 200 mV, la viande hachée de + 200 mV. Après l’abattage la viande a un E de l’ordre de + 250 mV qui après 30 heures devient égal à -150 mV. Les fromages ont un E compris entre - 20 et - 200 mV Les Clostridium ne se développent qu’en dessous de -36 mV. II - 3 - 2. Paramètres externes à l’aliment Ces paramètres sont intimement liés aux caractéristiques de l’environnement de l’aliment et influencent à la fois la stabilité du produit et le comportement des microorganismes qu’il contient.

II - 3 - 2 - 1. Température d’entreposage Dans les microorganismes, la température augmente la vitesse de l’ensemble des réactions dont il est le siège (anabolisme et catabolisme) ; on observe donc une augmentation de la vitesse de croissance avec l’augmentation de la température qui suit la loi d’Arrhénius. Cependant, quand la température augmente, la vitesse de dénaturation des protéines bactériennes (enzymes en particulier) augmente. Quand toutes les molécules protéiques à activité métabolique sont dénaturées, le germe a une vitesse de croissance nulle et souvent, si des enzymes participant à l’expression de son génôme sont inactivées, il meurt car ces phénomènes sont très souvent irréversibles. Pour des températures inférieures à la température optimale de croissance, la vitesse des réactions impliquées dans le métabolisme et donc le taux de croissance diminuent. Cependant le “froid” ne conduit pas à une dénaturation significative des composants microbiens, ce qui conduit à une reprise des activités métaboliques dès que la température atteint des valeurs qui se rapprochent de la température optimale de croissance. Les variations de la vitesse de croissance en fonction de la température correspondent donc à la somme de deux phénomènes. Les courbes de croissance (variations du nombre de germes en fonction du temps) sont variables en fonction des germes, ce qui les fait classer en trois principales catégories : - les thermophiles qui ont une phase de latence très courte, une phase exponentielle très rapide suivie d’une phase de dégénérescence. Dans cette catégorie on rencontre des microorganismes capables de se multiplier en dessus de 45°C et parfois pour certains jusqu’à 80°C. Certains thermophiles obligatoires ne peuvent se multiplier qu’en dessus de 37°C (Lactobacillus, Propionibacterium shermanii, Clostridium thermosaccharolyticum, Bacillus stearothermophilus ) . Il ne faut pas confondre thermophilie et thermorésistance qui est l’aptitude à résister à un traitement thermique donné.

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0 1 2 3 4 5 6 Les mésophiles qui comprennent la majorité des microorganismes se développent entre 15 et 45°C. La plupart des germes pathogènes font partie de cette catégorie. Les cryophiles ont une température optimale de croissance voisine de 15°C. Les cryophiles obligatoires ne se développent pas en dessus de 20°C. De nombreuses bactéries saprophytes appartiennent à ce groupe (Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas) ainsi que des moisissures (Cladosporium, Sporotrichum, etc.). Ces germes sont aussi qualifiés de psychrophiles ou psychrotrophes. Parmi les germes dangereux en microbiologie alimentaire capables de cultiver entre 0 et 10°C il faut citer: Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Yersinia enterocolytica, Vibrio parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila, Plesiomonas shigelloïdes et même E. coli entéropathogène. La température la plus basse à laquelle un microorganisme a pu être observé en croissance est de -24°C et la plus haute de 90°C.

Constante de vitesse

Arrhénius : accélération des réactions

Dénaturation des protéines

température Température optimale

Log (N)

Temps en jours

thermophiles

mésophiles cryophiles

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Le froid est un moyen largement utilisé de nos jours pour contrôler la vitesse de croissance des microorganismes. Au réfrigérateur, la durée de conservation est voisine de 3 à 5 jours, délai correspondant à une prolifération défavorable des germes cryophiles. La congélation à -18°C stabilise totalement l’aliment au sein duquel aucune croissance de microorganisme ne peut intervenir. Pour les viandes aucun germe dangereux ne se développe en dessous de 5°C et quand la température augmente de 5°C, le “temps de vie du produit” est divisé par deux.

II - 3 - 2 - 2 . Humidité relative L’humidité relative du lieu d’entreposage influe à la fois sur l’activité de l’eau de l’aliment (équilibre dynamique) et sur la croissance des microorganismes à la surface de cet aliment. Par exemple quand un aliment a une activité d’eau de 0,6 il faut éviter que les conditions d’humidité relative de l’atmosphère environnante ne conduisent à une augmentation de l’activité d’eau en surface jusqu’à une valeur compatible avec une croissance microbienne.

II - 3 - 2 - 3 . Présence et concentration de gaz La notion d’atmosphère contrôlée est déjà ancienne. Une augmentation de la teneur en anhydride carbonique (jusqu’à 10 %) et une diminution de la teneur en oxygène permettent une meilleure conservation des fruits et légumes (4ème gamme) en retardant le développement de certains microorganismes et plus particulièrement des moisissures. Une atmosphère d’azote ou un conditionnement sous vide permet d’éviter des contaminations par des microorganismes aérobies.

II - 3 - 2 - 4 . Antimicrobiens produits au cours de la fabrication de l’aliment Il s’agit de substances qui sont soit bactériostatiques soit bactéricides (éthanol, acides organiques comme les acides lactique, acétique, citrique, tartrique, malique, etc. ). L’addition de composés antimicrobiens aux produits alimentaires (additifs) ou l’utilisation d’agents antimicrobiens divers dans l’environnement de production des aliments (agents de désinfection, de nettoyage, etc.) est réglementée et fait l’objet du cours suivant.

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II - 4 . La microbiologie prédictive. Les consommateurs sont de plus en plus attirés par les produits frais, ultra-frais et peu ou pas traités, produits aux qualités nutritionnelles et organoleptiques voisines de celles des produits naturels. Ces aliments sont généralement peu stables au plan microbiologique et doivent cependant présenter une qualité microbiologique sans faille (absence de microorganismes pathogènes et de toxines). Leur sécurité sanitaire est à assurer par leurs fabricants en même temps que le maintien de leurs qualités organoleptiques, au moins jusqu’à la date de consommation. Aucun accident sanitaire n’étant acceptable, il est alors indispensable de connaître l’évolution des flores microbiennes tout au long de la vie du produit et en particulier l’évolution la plus probable concernant la nature des flores (qualitatif) et leurs nombres (quantitatif) du produit alimentaire depuis la sortie usine jusqu’à sa consommation. La microbiologie prévisionnelle (ou prédictive) s’appuie pour atteindre ces objectifs sur l’emploi de modèles mathématiques. La durée limite de consommation (DLC) est ainsi fixée : au-delà de la valeur fixée les risques microbiologiques deviennent élevés. C’est à partir des paramètres de contrôle qui viennent d’être décrits que Roberts et Buchanan ont proposé des modèles prédictifs de durée de vie des produits alimentaires. Cette durée est une fonction polynomiale dans laquelle sont prises en considération les facteurs influençant la survie et la croissance microbienne (structure, composition, pH, aw, température etc.). Une revue est dédiée à ce thème (Food Technology, april 1997).

modélisation

µmax

Facteurs externes Structures de l’aliment, composition, pH, aw, potentiel redox, température, gaz, HR, PO2, PCO2, présence d’autres microorganismes (antagonisme, synergie,..)

Facteurs internes Etat physiologique, âge, génotype, stress, …

Déterminations des

Charges initiales No Charges maximales tolérables à la DLC Nc temps de latence tl taux de croissance max (µmax)

Log No

log Nc

DLC tl

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II. LES MALADIES MICROBIENNES TRANSMISES PAR LES ALIMENTS

Les aliments peuvent être les vecteurs ou de véritables milieux de culture de microorganismes. Ils sont alors potentiellement capables de provoquer diverses affections chez le consommateur dont la gravité dépend d’abord de la nature et du nombre de microorganismes et/ou de la toxicité de leurs produits d’excrétion . Chaque système aliment / microorganisme / consommateur est particulier. Néanmoins il est possible de schématiser les principales interactions susceptibles de se produire de la façon suivante :

Parmi les maladies infectieuses d’origine alimentaire, les plus fréquemment rencontrées résultent de l’ingestion des microorganismes appartenant aux genres Salmonella, Shigella, Listeria, Brucella, Mycobacterium, Escherichia, Campylobacter, Clostridium, Yersinia, Vibrio et de l’ingestion de virus. Ces microorganismes se comportent vis-à- vis de l’organisme comme des parasites et se multiplient en utilisant des composants de l’organisme comme nutriments. Ils sont invasifs, souvent toxinogènes, et provoquent alors des lésions au niveau du tractus digestif mais aussi au niveau d’autres tissus (septicémie). Il existe des microorganismes qui libèrent leur toxine dans l’organisme hôte tels que Clostridium perfringens avec les toxines A , B , C , D ou E produites au stade 3 de la sporulation, Shigella, Escherichia coli entérotoxinogènes avec 2 types de toxines (thermostable et thermolabile), Vibrio parahaemolyticus , endotoxine de Salmonella , Shigella, etc.. Ces toxines ont généralement un tropisme entérique ou sont neurotoxiques. D’autres sont invasifs par virulence: Escherichia coli entéro-invasifs avec des facteurs d’adhérence (K98) et les facteurs CFa 1, CFa2, CFa3 ou CFa4 et une endotoxine lipopolysaccharidique, Salmonella et l’endotoxine libérée au niveau des ganglions mésentériques, Campylobacter, Listeria et la listériolysine etc.

ALIMENT CONSOMMATEUR

Le microorganisme est porté par l’aliment (vecteur)

Le microorganisme se multiplie dans l’aliment et excrète des toxines et des métabolites toxiques N > 107

Le microorganisme se multiplie dans l’aliment et excrète une toxine

Multiplication chez le consommateur

Réponse à l’absorption des toxiques. Multiplication microbienne Localisation intestinale

Réponse à l’absorption de la toxine

Maladie infectieuse

Toxi-infection alimentaire TIA

Intoxination

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La présence d’aucun de ces microorganismes n’est acceptable dans les aliments en raison du risque qu’ils font courir au consommateur. En conséquence leur recherche se fait par la méthode présence / absence ( ou tout ou rien ) et la norme est “absence dans..”. Les toxi-infections sont produites par de très nombreux germes et correspondent à l’ingestion d’un produit alimentaire dans lequel la prolifération des microorganismes atteint 106 à 107 par gramme. La formation de métabolites toxiques à partir de protides est fréquente :

currentpoint

currentpoint

N

N

H

CH 2 CH

COOH

NH 2

N

N

H

CH 2 CH 2

NH 2

NH

CH 2 CH

COOH

NH 2

NH

CH 2 CH 2

NH 2

N

H

CH 2 CH 2

NH 2

HO

NH 2

CH

COOH

(CH 2) 4

NH 2

NH 2

(CH 2)5

NH 2

accélaration du péristaltisme

cadavérinelysine

décarboxylase

tryptophane sérotonineneuromédiateur cérébral

tryptamine

décarboxylase

vasodilatateurstimule sécrétion gastriqueagent de dégranulationdes basophiles :allergie

histaminehistidine

décarboxylase

Une intoxication de type histaminique est caractérisée par des nausées, des vomissements, une diarrhée, des bouffées de chaleur et des oedèmes. La prolifération des microorganismes reste le plus souvent localisée au niveau du tractus digestif et se traduit par des syndrômes variables selon les microorganismes : crampes abdominales, une diarrhée, des vomissements, la présence de sang dans les selles, de la fièvre, des céphalées. Parmi les germes à l’origine de TIA on peut citer de nombreuses espèces de Salmonella, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Vibrio parahaemolyticus, Streptococcus faecalis, de nombreuses entérobactéries, etc. Les risques encourus par le consommateur ne deviennent significatifs qu’à partir d’un niveau de contamination relativement élevé (106/g par exemple) ce qui implique que la norme qualité hygiénique des produits alimentaires contaminés par ces microorganismes est voisine d’une centaine de germes / g ou / ml. Elle dépend évidemment du type de consommateur, de la nature et des conditions de fabrication-conservation de l’aliment et de l’espèce microbienne. Une numération est alors réalisée pour évaluer la qualité hygiénique du produit. Les intoxinations résultent de l’ingestion d’une toxine préformée dans l’aliment. Il s’agit essentiellement des intoxinations botuliniques, staphylococciques et à Bacillus cereus. Les microorganismes synthétisent ces toxines de nature protéique au cours de la phase exponentielle de croissance (C. botulinum ) ou en fin de cette phase (S. aureus ). Dans le cas de l’intoxination botulinique, le risque pour la santé du consommateur étant extrêmement grand, aucune norme ne peut permettre de contrôler l’inocuité du produit. Dans ce cas, il faut donc adopter des conditions de fabrication - conservation qui garantissent de façon absolue la qualité sanitaire du produit.

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Chaque système microorganisme - aliment - consommateur permet donc de définir la qualité hygiénique et une normalisation évidente en résulte. Plus le risque est grand et plus le niveau de tolérance dans l’aliment sera faible.

Dangers d’origine microbienne Risques Moyens de maîtriser le risque

Listeria monocytogenes

Majeur Epidémiologie d’usine

Méthodes de détection normalisées Analyses rapides Identification Traçabilité Mise en évidence de la virulence Caractérisation des Listeria VNC (Viables Non Cultivables) - Revivification

Staphylococcus aureus TIA (C) fréquente Germe ubiquitaire Entérotoxines

Détection classique (Baird Parker) – staphyslide etc Détection des toxines Détection des souches toxinogènes (gène A à H). Prédiction de la toxinogenèse Traçabilité des souches (génome) Antibiorésistance

Salmonella typhi paratyphi A, B , C typhymurium enteritidis

Majeur Détection classique Identification (sérotypage) et traçabilité Recherche des Salmonella VNC

Escherichia coli O157 et souches vérotoxinogènes Souches entérotoxinogènes et/ou entéropathogènes

Majeur Détection et caractérisation des O157H7 et des VTEC . Sérotypage

Campylobacter coli Campylobacter jejuni

TIAC majeure des USA et des pays anglo-

saxons

Volaille incriminée dans la plupart des cas

Clostridium botulinum Risque extrêmement grave

Maîtrise du risque par la valeur stérilisatrice, le pH , la température, l’activité de l’eau, les nitrites

Clostridium perfringens TIAC Plats cuisinés Viande cuite

Détection classique des souches toxinogènes

Yersinia enterocolytica L’animal porteur est le porc

Bacillus cereus Production de toxines en conservation. Risque évident peu surveillé

Détection des germes et des toxines Typage et traçabilité

Mycobacterium paratuberculosis

Risque médiatique fort

PCR - RT

Legionella Vibrio parahaemolyticus

Eau chaude

Produits de la mar

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Virus

Risque avéré avec les coquillages / crustacés et

poissons HAV (Hépatite A),

Rotavirus, Adénovirus « Enterovirus » « Grippe aviaire H5N1» ??

Méthodes de cultures cellulaires (caco 2 ? FR4K4) Méthodes PCR et hybridation Contrôle des rejets et effluents

Protozoaires Gardia Cryptosporidium

Viandes Eau, environnement Rejets

Méthodes à trouver

Moisissures Mycotoxines Nombreuses Dosage par immunoenzymologie, par HPLC

Antibiorésistance Risque d’extension aux germes technologiques

Plancton, microalgues Alexandrium, Dynophysis

Toxines

I. Modes de contamination microbienne des aliments Ils dépendent de nombreux facteurs : - les aliments d’origine végétale non conservés n’interviennent généralement que comme des vecteurs de microorganismes, ceux-ci restant à leur surface - les aliments d’origine animale peuvent être contaminés de deux principales façons : • l’animal qui les a fourni était sain mais le produit a été contaminé secondairement (manipulations , entreposage , préparation ...) par contact avec un homme ou un animal malade ou porteur de germes ou encore par des microorganismes provenant du milieu extérieur (terre, air, poussière, table de travail). • l’animal qui les a fourni était déjà atteint d’une maladie microbienne apparente ou inapparente, les microorganismes étant alors transmis au consommateur par la viande ou le lait. Les aliments d’origine animale constituent de véritables milieux de culture pour certains germes naturellement ou accidentellement pathogènes. II. Essai d’analyse épidémiologique Une des difficultés de cette analyse repose sur les mauvaises conditions de l’enquête, l’échantillon analysé n’étant pas représentatif de l’ensemble de la population . Ceci résulte du fait que souvent la maladie est jugée peu grave par le consommateur. L’échantillon “analysé” résulte des démarches suivantes : • Influence réelle de l’agent pathogène 100 • Se considèrent comme malades 75 • Consultants d’un médecin 20 • Selles obtenues et analysées 10 • Recherche et analyse de l’aliment suspecté max 1 • Signalées aux services compétents 5 Les conséquences socio-économiques des maladies microbiennes liées à la consommation d’aliments sont encore mal connues.

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Une première étude réalisée en 1986 puis celles organisées au cours des années suivantes aux Etats-Unis par le National Center For Health Statistics estiment à plus de 100 millions le nombre de cas de diarrhée alimentaire par an. Les pertes économiques en résultant (soins médicaux, perte de productivité) dépasseraient alors 25 milliards de dollars. Les informations dont on dispose pour la France sont encore fragmentaires. Les données concernant les pathologies liées à la consommation d’aliments dans les collectivités sont par contre relativement précises de même que pour certaines maladies dont la déclaration est obligatoire (Listeriose par exemple). Au niveau individuel « avoir la diarrhée » n’est pas toujours considéré comme pathologique. Il n’en reste pas moins qu’une rapide estimation montre que le coût d’un seul cas de maladie microbienne d’origine alimentaire peut être globalement (perte de productivité, soins médicaux) estimé aux environs de 1 000 � : ceci représente, en tenant compte du nombre total de cas, des pertes très importantes pour notre Société. Les risques de mortalité liés à ces maladies sont faibles. Néanmoins on peut estimer à quelques dizaines le nombre annuel de victimes. En France au niveau des collectivités le nombre de foyers est estimé entre 100 à 200 par an soit 2500 à 10 000 malades et au niveau de l’ensemble de la population à 40 000 à 100 000 cas par an. Dans les Pays développés 1 milliard de cas de diarrhées par an et 5 millions de décès sont signalés au niveau des enfants de moins de 5 ans. Si on effectue l’extrapolation USA ---> FRANCE (par an) USA 240 000 000 millions d’habitants..................100 000 000 de cas de maladies FRANCE 62 000 000 “ “ “ .................... 25 000 000 “ “ “ En France , les microorganismes qui ont été le plus souvent identifiés comme étant à l’origine de ces manifestations pathologiques sont Salmonella spp, Staphylococcus aureus et Clostridium perfringens qui interviennent dans environ respectivement 35 , 25 et 20 % du nombre total de cas. Parmi les autres germes rencontrés dans des aliments et responsables de maladies, il faut signaler Clostridium botulinum, Escherichia coli entéropathogène, Shigella , Vibrio parahaemolyticus, Bacillus cereus et à un degré moindre Yersinia enterocolytica, Campylobacter jejuni, Aeromonas hydrophila, Vibrio parahaemolyticus et Listeria monocytogenes. A ce rapide bilan il faut ajouter les affections d’origine virale et celles d’origine parasitaire liées à la présence de protozoaires (toxoplasmose, amibiase) ou d’autres organismes (trichinose, cysticercose, helminthiases, et les mycotoxicoses. Aliments responsables (% ) contribution relative des microorganismes (%) 1 - Viande, charcuterie, salaisons 40 (34) 1 - Salmonella 35 15 - 47 2 - plats cuisinés 20 (30) 2 - Staphylococcus 25 20 - 37 3 - pâtisseries 15 (5) 3 - Clostridium perf. 20 5 - 50 4 - oeufs, ovoproduits, crèmes 10 4 - Shigella 3 3 - 5 5 - laits, produits laitiers , fromage 5 (8) 5 - Escherichia coli 5 3 - 8 6 - conserves industrielles 2 (4) 7 - Vibrio parah. 0,5 8 - eau 1,5 (2) 8 - Bacillus cereus inf 0,5 9 - poissons et crustacés (5) 9 - Yersinia enteroc. inf 0,5 10 - coquillages (3) 10 - Campylobacter inf 0,5 11 - fruits et légumes (2) 11 - Listeria, virus, Maladies parasitaires 12 - Clostridium botulinum 0,01 (mortel à 50 %)

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Les principales causes des toxi-infections alimentaires collectives dans les années 90 indiquées dans le tableau ci-dessous. Aujourd’hui ce sont ces mêmes défauts qui sont encore à l’origine d’accidents.

1988 1989 1990 1991en % des fréquences

froid non respecté (mauvais froid) 42 58 54 40

process incorrect 38 50 52 35nettoyage désinfection inadaptés 29 38 44 21préparation trop longtemps à l'avance 32 47 41 25matières premières contaminées 24 38 32 54mauvais chaud ( maintien à t° insufisamment haute ) 20 19 22 14hygiène du personnel insuffisante 24 24 20 17

III. Principales maladies bactériennes transmises Les connaissances actuelles sur chacune des maladies d’origine alimentaire sont très nombreuses; dans ce qui suit, nous nous limiterons à décrire et à donner quelques précisions sur les maladies les plus fréquentes en France. Les média, quand ils se préoccupent de cette thématique déforment souvent la réalité par du sensationnel. De très nombreux ouvrages, articles et revues sont aujourd’hui consacrés à ces microorganismes pathogènes présents dans nos aliments. Pour montrer les tendances, lors du colloque organisé par la Société Française de Microbiologie à l’Institut Pasteur en avril 1993, sur 37 communications, 13 concernaient les méthodes d’analyse rapide et la microbiologie moléculaire, 9 concernaient Listeria, 6 Salmonella, etc. III - 1. Toxi-infections à Salmonella Ces entérobactéries lactose -, H2S + sont essentiellement présentes dans l’intestin de l’homme et des animaux. Dans le genre Salmonella, plus de 2000 sérotypes sont actuellement décrits, tous présumés pathogènes pour l’homme. Quatre de ces sérotypes, correspondant aux espèces S. typhi, S. paratyphi A, B et C sont à l’origine de maladies infectieuses appelées fièvres typhoïde ou paratyphoïdes. La fréquence de ces maladies a beaucoup diminué et leur traitement par antibiothérapie est bien au point (tifomycine ou chloramphénicol). De plus, il existe un vaccin (TAB-typhim) conférant une bonne protection. Si la fièvre typhoïde est peu courante en France, par contre les toxi-infections à Salmonella sont très fréquentes et ces germes sont les plus souvent impliqués dans les TIA. La dose infectante est de quelques cellules pour Salmonella typhi, paratyphi A, B ou C, et de 109 pour S. typhimurium et de 106 pour S. anatum. Aux USA il est relevé de 4 à 5 millions de cas de salmonellose par an se traduisant par 2 à 4000 décés. En France, il existe un service des Salmonella à l’Institut Pasteur (ex service du Pr Le Minor) qui chaque année fait un bilan qualitatif des espèces les plus souvent rencontrées (services hospitaliers, analyses

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demandées etc.). Pour l’année 1988 les fréquences en % des espèces identifiées par ce service sont les suivantes : S. typhimurium 17 S. brandenbourg 3,2 S. enteritidis 9 S. typhi 2,9 S. wirchow 6,7 S. dublin 2,7 S. london 6,4 S. panama 2 S. newport 4,5 S. heidelberg 2 S. paratyphi B 3,7 S. wien 2 En ce qui concerne les toxi-infections d’origine alimentaire, Salmonella enteritidis est l’espèce la plus fréquemment impliquée (R. ROSSET , Salmonella enteritidis en tête de liste, Process 35 , n° 1083, mai 1993 - S.F. ALTEKRUSE et al., Control strategies for Salmonella enteritidis in five countries, Food Control, 1993 , 4 , 10-16). Les autres sérotypes responsables de toxi-infections sont nombreux ; parmi ceux les plus fréquemment rencontrés dans notre pays, il faut signaler : S. typhimurium, S. heildelberg, S. java, S. panama, S. montevideo, S. goldcoast etc… La contamination des produits alimentaires par des germes du genre Salmonella peut être originelle (animaux malades), résulter du contact d’un milieu contaminé avec l’aliment et enfin provenir de manipulateurs malades ou porteurs sains de germes.

Consommateur

Animaux

Fecès Eau

viandes volailles

fecès

insectes rongeurs

Air - poussière

oeufs

lait Man

ipul

ateu

rs

ouvr

iers Aliments végétaux

Aliments divers

coquillages

}

Toutes les variétés d’aliments sont susceptibles d’être contaminées par ces microorganismes. Si les conditions de température, d’activité de l’eau, de pH le permettent, les Salmonella se multiplient. Les aliments les plus souvent mis en cause dans les salmonelloses sont les volailles (40 %) , les viandes et plus particulièrement les viandes hachées (10 %), le lait et les produits laitiers (15 %), les œufs (5 % avec un risque élevé pour ceux de cane ou de caille), les crèmes glacées et pâtissières (5 %), les coquillages etc. Le schéma des voies de contamination les plus probables des aliments par ces bactéries montre que ces phénomènes peuvent être verticaux (directs) et/ou horizontaux (indirects). La consommation de l’aliment dans lequel le nombre de Salmonella aura atteint au moins 106 germes par gramme entraînera une toxi-infection dont les signes cliniques variables en fonction de l’espèce et de l’âge et de l’état physiologique du consommateur apparaîtront entre 5 et 72 h après l’absorption. Ils sont caractérisés par une diarrhée, des douleurs abdominales, des frissons, de la fièvre, des vomissements, un état de prostration, une anorexie, une céphalée, des malaises. Une entérite ou une infection localisée surviennent parfois. Ces signes cliniques persistent généralement quelques jours, les enfants et les personnes âgées sont particulièrement sensibles à cette toxi-infection .

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Une entérotoxine sécrétée au niveau intestinal par Salmonella enteritidis a été mise en évidence, cette entérotoxine provoquant des perturbations dans le métabolisme hydrominéral. Le diagnostic est réalisé par l’analyse microbiologique des matières fécales du malade, malade qui risque de devenir un porteur sain. La proportion de ces derniers varie de quelques pourcents dans une population saine à plus de 20 % chez des individus vivant en groupe dans de mauvaises conditions hygiéniques ou par exemple chez les ouvriers d’une usine de produits carnés. L’un des problèmes actuels de la bactériologie alimentaire concerne l’augmentation du niveau de contamination de nombreuses matières premières. Rappelons que ces bactéries sont facilement détruites par pasteurisation. Maladie infectieuse à Salmonella La dose infectante avec des espèces à l’origine de maladies infectieuses graves comme Salmonella typhi, S. paratyphi A ou S. paratyphi B est de quelques cellules seulement .

Salmonella typhi

multiplication au niveau de l'intestin grêle

ingestion

pénétration dans les canaux lymphatiques intestinaux système lymphatique

sangbilereins (multiplication) urinesintestins (multiplication)

hyperplasie et nécrose (plaques de Peyer)

ganglions mésentériques

selles

lyse des cellules endotoxine

hypothalamuspneumogastrique

fièvre élevée en plateau

hypotension

système sympathique

taches cutanées roséespolynucléaires

pyrogène

Par exemple avec Salmonella typhi, agent pathogène strictement adapté à l’homme, la physiopathologie de la maladie qualifié de fièvre typhoïde résulte de la multiplication in vivo de la bactérie et de la libération au niveau du système lymphatique et plus particulièrement au niveau des ganglions mésentériques d’une endotoxine neurotrope. Cette molécule libérée à partir de la paroi, d’une masse molaire supérieure à 106 daltons, correspond à l’antigène somatique de la bactérie dont la formule antigénique est O9 ,12 ; Vi ; H d. Cette endotoxine est un complexe glucido-lipido-polypeptidique encore qualifié de LPS ( lipopolysaccharide ). Quelques données sur le LPS Rappelons que chez les bactéries à Gram négatif, membrane cytoplasmique et paroi sont difficilement séparables par suite d’analogies structurales. Le LPS est hydrolysable en milieu acide en plusieurs fractions : - une fraction glucidique phosphorylée ramifiée ni toxique ni antigénique possédant une fonction haptène dont la spécificité est celle de l’antigène O - une lipoprotéine composée d’un polypeptide de 18 acides aminés, antigénique - le lipide A, glycophospholipide lié à des glycolipoprotéines et riche en glucosamine, possède les propriétés biologiques de l’endotoxine : effets pyrogène et létal.

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Très souvent la fièvre typhoïde est considérée comme la maladie des mains sales !! En raison de la faible dose infectante de ces Salmonella, la norme concernant ces germes est de 0, ce qui justifiera une recherche en tout ou rien, souvent après une phase de revivification (pré-enrichissement) suivie d’une phase d’enrichissement sélectif. Il se pose néanmoins le problème de définir la quantité de produit à soumettre à l’analyse pour respecter cette norme (voir les règles d’échantillonnage de l’ICMSF pour ces bactéries en fonction des denrées). Une des méthodes appliquées dans les IAA depuis 2000 est la suivante (NF EN ISO 6579)

Aujourd’hui il existe de nombreuses méthodes dérivées de l’immuno-enzymologie et des méthodes issues de la biologie moléculaire (hybridation par des sondes fluorescentes après amplification par PCR). III - 2. Entérotoxicose staphylococcique Il s’agit d’une maladie microbienne très fréquente dans de nombreux pays et particulièrement en France. Elle résulte de la consommation d’aliments contaminés par des souches de Staphylococcus aureus toxinogènes. Six types d’entérotoxines sont actuellement connus (A, B, C, D, E et F) ; en France c’est l’entérotoxine A (65 %) qui est la plus fréquemment rencontrée, suivie de la B (20 %) et des autres types. L’intoxination est caractérisée par une période d’incubation de courte durée (1 à 4 heures). Les symptômes de cette maladie, qualifiée parfois de maladie des banquets, sont caractéristiques : salivation abondante, nausées, vomissements, douleurs abdominales, diarrhée abondante, sueurs, céphalée, état de prostration et quelquefois fièvre. Les symptômes disparaissent en général après 24 à 48 heures, et le malade ne développe pas de défenses immunitaires spécifiques. Il faut signaler enfin que cette intoxination n’est qu’une des manifestations possibles du pouvoir pathogène de Staphylococcus aureus. La présence quasi constante de ce microorganisme sur la peau et les

Pré-enrichissement Revivification Stomacher

25 g produit 225 mL eau peptonée tamponnée

20 heures – 37°C

Enrichissement 0,1 mL dans

10 mL de bouillon Rappaport-Vassiliadis 8 (à 24) heures – 41°C

1 ml dans bouillon M 20 heures – 41°C

1 mL en tube Chauffage 100°C 15 min

VIDAS SLM : immunocapture Lavage, relargage et détection

(45 minutes)

Isolement (24 h, 37°C) Milieu de Rambach

(colonies rouges vifs et halo clair)

Milieu XLT4 ou XLD

ou Hektoen

Biotype API 20E GNO 24h 37°C

sérotypage

Si positif

Enrichissement Muller-Kauffmann

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muqueuses de l’homme et des animaux permet sa grande dispersion. Quand un aliment est contaminé, il faut qu’il soit conservé un temps assez long à une température permettant la croissance microbienne. L’entérotoxine staphylococcique étant un métabolite secondaire, elle est synthétisée en fin de phase exponentielle et au cours de la phase stationnaire de croissance. Le nombre minimum de germes nécessaires à la production de suffisamment de toxine pour provoquer l’empoisonnement est évalué selon les auteurs à 5.105 ou 5.106 germes par g. Avec cette entérotoxine, la DE50 (dose émétique qui fait vomir 50 % des individus qui la reçoivent) est estimée à 0,2 µg par kg de poids corporel.

log

N

temps ( heures)

log

[toxi

ne]

0

9

6

3

0 15 30 Les entérotoxines A, B, C , D, E et F sont produits par les Staphylococcus aureus entérotoxinogènes et une même souche peut excréter plusieurs toxines différentes. Il existe 3 variétés de la toxine C (C1, C2 et C3) et la toxine F est impliquée dans le “toxic stock syndrom”. Ces toxines sont des protéines de masse moléculaire voisine de 30 000 daltons et leur point isoélectrique varie de 6,8 (A) à 8,6 (B, C1, C2, C3). Ces protéines ne sont pas hydrolysées par les protéases digestives (pepsine, trypsine) et sont très résistantes aux traitements thermiques. Ainsi, une activité toxique (ou sérologique) persiste même après un traitement de type stérilisation (15 minutes à 121°C). Il est donc clair que si un aliment a été contaminé, un traitement thermique du type pasteurisation (60°C, 30 minutes) permettra de détruire les microorganismes, l’aliment restant alors très dangereux par la présence éventuelle d’une entérotoxine. Les cibles de ces entérotoxines staphylococciques sont les récepteurs sensoriels gastrointestinaux périphériques qui, après interaction, transmettent via le nerf pneumogastrique des impulsions nerveuses au centre de la motilité intestinale situé dans la région hypothalamique du cerveau. Il s’agit donc d’une neurotoxine qui induit des vomissements et une hypermotilité intestinale. Les aliments les plus communément susceptibles d’être à l’origine de cette intoxication sont par ordre décroissant de fréquence : les viandes et charcuteries, les pâtisseries, les volailles, les fromages, les légumes, les poissons. La recherche et la numération des S. aureus coagulase + (norme ISO 6888 d’octobre 1999) se fait pour l’essentiel sur milieu de BAIRD-PARKER. Les colonies présentent (après 24 h à 37°C) les caractéristiques suivantes :

Colonies rondes, bombées, noires ou grisées de 1 à 2 mm de diamètre

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A partir d’un prélèvement d’une colonie sur milieu gélosé, une identification de S. aureus rapide est réalisable par agglutination spécifique au moyen d’un latex coloré en rouge contenant 3 facteurs de sensibilisation (fibrinogène, fragment C des IgG, anticorps monoclonal spécifique) qui permettent la détection simultanée de 3 antigènes de surface (respectivement : Clumping factor, Protéine A, polysaccharide capsulaire). Agglutination de Staphylococcus aureus

III - 3. Toxi-infections à Clostridium perfringens Cette bactérie est vraisemblablement le germe anaérobie le plus fréquemment rencontré dans la nature. Saprophyte du sol et des eaux, elle est présente dans de très nombreux produits naturels. Elle est commensale de l’homme et des animaux au niveau de la peau et des voies digestives et même respiratoires. C’est grâce à sa spore que cette bactérie peut résister à des conditions particulièrement défavorables. Son caractère anaérobie strict limite cependant sa possibilité de développement dans nos aliments. Ainsi les conserves et les aliments cuits constituent d’excellents milieux de culture pour Clostridium perfringens, car la cuisson réduit le taux d’oxygène. On distingue au moins 6 types de Clostridium perfringens en fonction de la nature des toxines qu’ils synthétisent et excrètent, les toxines étant au moins au nombre d’une douzaine. La toxi-infection résulte souvent de la prolifération de Clostridium perfringens A toxinogène dans la viande laissée à refroidir quelques heures à des températures voisines ou supérieures à la température ambiante, et ce à partir de spores dont la germination a été induite par la cuisson. En effet, les spores présentes sur la viande crue résistent à des cuissons de type “mijotage” de 3 ou 4 heures ou encore à des cuissons à 110°C pendant 30 minutes. Une charge microbienne au moins égale à 108 germes par g est nécessaire pour déclencher la toxi-infection. Les symptômes de cette maladie apparaissent entre 8 et 24 heures après la consommation de l’aliment. Il s’agit essentiellement de douleurs abdominales aigües et d’une diarrhée ; nausées, vomissements, fièvres, frissons ou prostration sont rares. Les entérotoxines d’une masse moléculaire voisine de 35000 daltons sont antigéniques et thermolabiles. Cette protéine interfère avec la production d’énergie au niveau cellulaire et affecte directement la structure et la fonction cellulaires en particulier au niveau des entérocytes. La recherche (ou la numération) de cette bactérie est réalisée sur milieu TSC (Tryptose-sulfite-cyclosérine) selon la norme ISO 7937 (avril 1997) et ses variantes (V 08-056). L’inoculum (1 mL) est

Halo clair de protéolyse des protéines du jaune d’œuf Zone blanche opaque d’hydrolyse des lécithines

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ensemencé dans la masse de 12 mL de milieu recouvert de 10 mL (double couche) puis incubé 24 h à 37°C en anaérobiose. Les colonies de Clostridium sulfito-réducteurs sont noires.

La caractérisation de Clostridium perfringens à partir des colonies noires se fait sur milieux Thioglycolate-résazurine puis lactose sulfite. Les spores susceptibles d’être présentes dans des matières premières destinées à la fabrication de conserves par exemple sont comptées selon la méthode V 08-407 (NPN, octobre 1989) après traitement thermique de l’échantillon à 98°C pendant 30 min puis incubation sur milieu ROSENOW cystéine à 55°C pendant 8 jours. III - 4 . Intoxination botulinique Cette intoxination est liée à l’ingestion de toxine botulinique synthétisée au cours de la croissance de Clostridium botulinum dans un aliment. Ce germe tellurique sporulé et anaérobie strict, fait courir un très grand risque de contamination à de nombreux aliments, notamment les conserves (boîtes et bouteilles) qui subissent un traitement thermique insuffisant. Les caractéristiques de croissance et de contrôle des Clostridium botulinum de types A,B, E et F sont données dans le tableau ci-après. La « toxine botulinique » est un des poisons les plus violents connus ; son pouvoir toxique est environ 500 000 fois plus élevé que celui de la strychnine et la DL50 (dose qui tue 50 % des sujets qui la reçoivent) est estimée de 10-8à 10-9 g par kg de poids corporel. C’est pour cette raison que la mortalité est élevée malgré les thérapeutiques comme les sérums antitoxiques ou les anatoxines. Sur la base de la spécificité sérologique de leur toxine, 6 types (A, B, C, D, E et F) de Clostridium botulinum ont été identifiés. Les types A, B et E sont les plus fréquemment rencontrés dans le botulisme humain. Le type E qualifié de pisciaire est rencontré chez les poissons de mer ou d’eau douce. Les types de Clostridium botulinum diffèrent par leur tolérance au sel et à l’activité de l’eau, leur température minimale de croissance et la résistance à la chaleur de leurs spores. Nature des toxines Les toxines botuliniques sont des protéines de masse moléculaire élevée. Ainsi la toxine de type A comprend 4 espèces moléculaires dont les masses moléculaires sont voisines de 150.000 daltons à 800 000 daltons (structure quaternaire encore mal connue). Les toxines de 150 000 daltons de masse moléculaire possèdent un pont disulfure ; sous cette forme elles sont peu actives et sont activées par des enzymes protéolytiques endogènes à la bactérie ou par d’autres protéases. Deux sous-unités actives de 100 000 et 50 000 daltons apparaissent alors. Après ingestion elles sont captées par le système lymphatique digestif, passent dans le sang puis se fixent sur les jonctions myoneurales des fibres cholinergiques du système nerveux périphérique où elles inhibent l’activation de l’acétylcholine. Il s’en suit des troubles nerveux tels que asthénie, céphalées, vertiges, diplopie, nausées, vomissements, crampes abdominales, constipation, sècheresse des muqueuses et de la peau, de la bouche, pupilles dilatées, disphagie, disphonie, troubles respiratoires avec paralysie.

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Quelques données concernant les Clostridium botulinum sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

type

température de croissance (°C)

min max opt

valeurs minimales pour cultiver

pH aw

spores (à110°C)

D min

spores (kGy)

D

Inhibition par NaCl

(% , P/V)

découvert en

A (protéolytique)

1904 10 50 35 4,7 0,94 2,8 1,4 10

B (protéolytique)

B (non protéolytique)

F (protéolytique)

E (non protéolytique)

F (non protéolytique)

1896

1960

1936

1960

1965

10

3,3

3,3

10

3,3

50

45

45

50

45

35

33

33

35

32

4,7

4,7

4,8

4,8

4,8

0,94

0,97

0,97

0,94

0,97

1,35

0,8

1,6

0,5

1,2

1,2

1,7

1,5

10

6

6

9

6

La fréquence de cette maladie, dont la déclaration est obligatoire semble en augmentation. La plupart des cas affectent soit des individus soit des cellules familiales et mettent souvent en cause des aliments de fabrication ménagère ou artisanale. Ils concernent le plus souvent des viandes, des jambons, des poissons, des pâtés, parfois aussi des légumes tels que haricots ou asperges. Il faut noter ici que les aliments acides, de pH inférieur à 4,5, ne permettent pas le développement de la bactérie. Les aliments d’aw inférieure à 0,94 (cf tableau page 11) tels que de nombreux produits séchés et salés (souvent au sel nitrité) ne permettent pas la croissance et donc la synthèse de la toxine. Dans le cas de produits non acides, l’addition de nitrites permet, à partir d’une teneur de 20 ppm d’inhiber la germination et la prolifération du germe. En raison de la gravité de l’intoxination, la qualité hygiénique des aliments ne peut reposer dans ce cas, que sur la prévention et la maîtrise de la qualité microbiologique. Ainsi, cette prévention repose sur la fabrication de conserves correctement stérilisées, sur la conservation au froid de tous les aliments qui ne sont pas de véritables conserves (semi-conserves, produits fumés, etc…) et sur l’addition de nitrites (à une dose maximale voisine de 200 ppm) à des produits sensibles comme les jambons. Il faut signaler que les toxines botuliniques sont dénaturées donc inactivées par la chaleur. Les données varient selon les auteurs: à 80°C il faut de 8 à 90 minutes et à 100°C quelques secondes. Une cuisson de l’aliment peut donc, dans la plupart des cas, les dénaturer et rendre l’aliment non dangereux. Le botulisme infantile est reconnu depuis 1976. Il est lié à l’ingestion de spores de la bactérie qui colonisent et produisent la toxine au niveau du tractus digestif. Cette pathologie pourrait être à l’origine de la mort subite des nouveaux-nés.

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La recherche de la toxine dans des conserves soupçonnées d’être à l’origine de la maladie peut se réaliser par la méthode des souris protégées ou par enzymo-immunologie. III - 5. Autres maladies liées à la consommation d’aliments De nombreux autres microorganismes sont impliqués dans des maladies d’origine alimentaire. Bien que statistiquement leurs incidences puissent être quantitativement peu importantes, il n’en reste pas moins que certaines de ces maladies, quelquefois très graves, sont à considérer avec beaucoup d’attention. Parmi celles-ci, on peut en signaler quelques unes dont les germes responsables sont : Shigella, Bacillus cereus, Listeria, Campylobacter, Yersinia, Vibrio, Escherichia coli entéropathogènes, les streptocoques A et D. III - 5 - 1. Bacillus cereus Le rôle de cette bactérie dans les maladies microbiennes liées aux aliments a été mis en évidence à partir de 1950. La prolifération importante du germe est toujours nécessaire pour que la toxicité se manifeste (de 105 à 109 germes par g). Le plus souvent, les purées de pommes de terre, les pâtisseries, les viandes diverses, le riz cuit à l’avance, sont à l’origine de cette maladie. Deux types d’atteintes sont possibles : la première est caractérisée par des vomissements très violents qui apparaissent rapidement (30 minutes à 5 heures). La deuxième se traduit par une diarrhée abondante avec douleurs abdominales apparaissant une dizaine d’heures après le repas incriminé. Deux toxines ont été décrites comme étant à l’origine de ces syndromes : une entérotoxine protéique qui est le facteur diarrhéique et une toxine polypeptidique qui est le facteur émétique. Plus de 10 % des sujets sont porteurs sains de cette bactérie. III - 5 - 2. Vibrio choleræ et V. parahaemolyticus Vibrio choleræ (sérotypes O1 et non O1) est responsable du choléra, maladie infectieuse épidémique. C’est au niveau de l’intestin grêle que la contamination et la prolifération se produisent par adhésion puis colonisation des entérocytes. La toxine cholérique provoque une fuite massive d’un fluide riziforme et la déshydratation qui en résulte peut être mortelle. Cette toxine est une protéine polymérique dont la masse moléculaire est de 80 000 daltons et dont la structure est schématisée ci-dessous.

sous unités B sous unité A2s

s

sous unité A1

C’est la sous-unité A1 qui entre dans la cellule “aidée” par les sous-unités B. Cette sous-unité A1 active l’adénylate cyclase entérocytaire de façon irréversible. L’AMPc intracellulaire produit par l’enzyme à partir de l’ATP modifie le métabolisme. Au niveau des cellules de Lieberkhun de la crypte il induit une augmentation de la sécrétion d’anions tandis qu’au niveau des cellules apicales de la villosité l’absorption du chlore et du sodium est inhibée. L’eau accompagnant le transfert de ces ions est excrétée vers la lumière intestinale. L’absorbtion orale d’une solution saline sucrée permet de réduire la déshydratation.

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Vibrio parahaemolyticus est un vibrion marin halophile découvert pour la première fois en 1951 au Japon à la suite d’une toxi-infection résultant de la consommation de sardines semi-séchées. Ce germe est responsable de plus de 50 % des toxi-infections alimentaires dans ce pays. En France, sa présence dans des produits de la mer (crevettes) a été mise en évidence. Le développement du commerce international des produits de la pêche ou d’élevage va favoriser la diffusion de cette bactérie qui résiste aux opérations de congélation ou réfrigération. La maladie se caractérise par une gastro-entérite une douzaine d’heures après l’ingestion du produit alimentaire contaminé ; des vomissements, des douleurs abdominales, des nausées, de la diarrhée et de la fièvre sont fréquents. Son évolution est le plus souvent favorable après 72 heures. Cette bactérie vient d’être récemment trouvée dans de nombreux échantillons de produits de la mer importés en France.

III - 5 - 3. Listeria monocytogenes Cette bactérie « opportuniste » à l’origine d’une maladie infectieuse grave fait aujourd’hui l’objet d’une grande médiatisation. Il faut donc disposer d’un maximum d’informations sur ce germe pour maîtriser et garantir la qualité sanitaire de nombreux produits alimentaires susceptibles d’être contaminés. Le nombre de travaux consacrés aux bactéries de ce genre est actuellement très important et par voie de conséquence, le nombre de publications et revues qui leur sont consacrées est très élevé. La maladie provoquée par Listeria monocytogenes est la listériose. Ses manifestations les plus caractéristiques sont une méningite et une septicémie périnatale. Sans intervention thérapeutique, la mort survient par méningite. Le genre Listeria fait partie des Lactobacillaceae (le séquençage de l’ARN ribosomique 16 S et le G + C de 38 %, rapprochent Listeria du genre Brochothrix). Parmi les huit espèces de Listeria, L. denitrificans, L. innocua, L. murrayi ou grayi) ne sont pas pathogènes, tandis que L. seeligeri, L. ivanovii et L. welshimery et surtout L. monocytogenes provoquent des maladies infectieuses chez l’homme. Toutes les souches de Listeria monocytogenes ne sont pas pathogènes mais toutes les souches pathogènes sont hémolytiques et produisent une hémolysine. Un autre facteur associé au pouvoir pathogène est la production d’une protéine de 60 000 Da et d’une phospholipase. Par sérotypage, 13 sérovars sont identifiables, (4b et occasionnellement 1/2a et 1/2b) sont rencontrés dans des listérioses humaines. Par lysotypage, électrophorèse des protéines ou analyse des fragments de restriction des acides nucléiques, il est possible de caractériser environ 70 % des souches. a) Historique La bactérie a été découverte en 1911 par HULPHERT dans des lésions nécrotiques de foie de lapin puis par MURRAY WEBB et SWANN en 1926 chez des cobayes et de lapins atteints de mononucléose sanguine avec adénopathie et foyers de nécrose hépatique. Le nom Listeria lui a été donné par PIRIE en 1940 en l’honneur du chirurgien LISTER. Les aliments pour animaux (ensilages par exemple) sont souvent à l’origine de la contamination. La première mise en cause du lait dans une épidémie en Allemagne date de 1950.

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Depuis 1980 sept ou huit épidémies de listériose ont été recensés en Amérique du Nord et en Europe. La première est intervenue au Canada en 1981 : la salade et du chou cru ont été impliqués : leur fertilisation avait été réalisé par du fumier de moutons atteints de listériose (41 cas). D’autres résultent de la consommation de végétaux crus (céleri, tomate, laitue). En 1983 plus de cinquante cas sont recensés au Massachusetts avec de très nombreux décès : le lait pasteurisé provenant d’un troupeau contaminé est à l’origine de l’épidémie. Le traitement étant correct, c’est donc la thermorésistance du germe dans ces conditions qui a été mise en évidence pour la première fois. Listeria monocytogenes a été isolée d’un fromage « mexicain » fabriqué à partir de lait cru. En 1985, 142 cas ont été identifiés en Californie (fromage). En Europe, de nombreux cas ont été recensés entre 83 et 87 dont la moitié « d’ordre périnatal » ; plusieurs dizaines de décès ont été observés. Ce sont des saucisses de Strasbourg consommées sans réchauffage, du pâté, des poulets mal cuits qui ont été identifiés comme étant à l’origine de cette épidémie. En 1987, en Suisse, 122 cas et une vingtaine de décès ont pu être attribués à ce germe présent dans un fromage (vacherin). En 1989, 300 cas sont décrits en Grande-Bretagne (pâté) tandis qu’en France plusieurs centaines de cas ont été signalés à partir de 1986 (plus de 650 en 1987). En 1992, 279 cas de listériose sont rapportés en France avec 63 décès et 22 avortements. La langue de porc en gelée est à l’origine de l’épidémie. C’est Listeria monocytogenes sérotype 4b qui est identifiée ; ce sont de mauvaise règles d’hygiène en cours de fabrication qui seraient à l’origine de cette épidémie. En 1993, 38 cas sont répertoriés et liés à la consommation de rillettes contaminées. En 1997 le nombre de cas est de 228. Le nombre de cas est en nette diminution. En février 2000, une épidémie déclenche de nombreuses réactions des médias et des autorités compétentes (INVS, AFSSA, DGCCRF). b) Pathologie et symptômes Maladie à déclaration obligatoire : le médecin avertit la Direction Départementale de l’Action Sanitaire et Sociale du département. La listériose est une maladie animale qui touche grand nombre d’animaux domestiques ou sauvages : ruminants, porcs, rongeurs domestiques et sauvages, oiseaux domestiques et sauvages et même les poissons. Chez les petits animaux l’infection est septicémique avec une monocytose nette et des abcès hépatiques et cardiaques. Chez les ruminants la bactérie provoque des septicémies, des encéphalites et des avortements chez les femelles gravides. La listériose humaine est une maladie infectieuse liée à la consommation d’aliments ; sa durée d’incubation peut être longue (3 à 70 jours) ; elle peut se manifester sous plusieurs formes : - aiguë avec une atteinte du système nerveux central et des méninges (la plus fréquente). Une méningite

purulente et une méningo-encéphalite, une septicémie avec broncho-pneumonie, une conjonctivite, une rhinite, une sinusite, une pyélite, et des atteintes pleuro-pulmonaires traduisent le pouvpoir pathogène de la bactérie. Chez l’homme les atteintes sont souvent mal individualisées

- chronique avec des atteintes localisées - légère et inapparente chez la femme enceinte. L’infection atteindrait de préférence la femme chez

laquelle elle est considérée comme une infection latente des organes génitaux. L’infection du nouveau-né contaminé par voie placentaire est fréquente et apparaît dans les jours qui suivent la naissance succédant à un syndrome grippal de la mère ; le germe peut être isolé dans les urines et les sécrétions génitales de la mère. L’infection est très grave, en particulier chez les prématurés. Elle se manifeste par des signes cutanés et respiratoires, des troubles neurologiques avec liquide céphalo-rachidien puriforme et présence du germe dans les éléments éruptifs et les urines. L’infection affecte plus particulièrement les personnes pour lesquelles l’immunité est diminuée (âge, cancer, transplantés, patient sous corticostéroïdes, ou malades du SIDA).

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Les symptômes de la listériose se traduisent par une fièvre, une céphalée, des nausées, des vomissements, une pharyngite, des douleurs musculaires, une monocytose, une méningite, des lésions externes, une septicémie, des avortements. Souvent les symptômes ressemblent à ceux de la grippe. Les Listeria traversent la membrane intestinale et sont pour la plupart phagocytées par des macrophages. Cette entrée dans le macrophage est liée à la présence de deux facteurs : les internalines InIA et InIB. Les lysosomes se déversent alors dans la vacuole de phagocytose. La multiplication bactérienne s’arrête mais les Listeria vivantes produisent une listériolysine O (en une trentaine de minutes), protéine de 529 acides aminés, qui détruit la membrane du phagosome. Les Listeria entrent alors au contact du cytoplasme du macrophage et se multiplient à nouveau, le macrophage étant détruit par ses propres lysosomes. Les Listeria se retrouvent dans le sang puis le foie, la rate et même le cerveau.

Simultanément à cette phase la bactérie synthétise des filaments d’actine qui forment une structure en « comète », ce qui engendre une force motrice nécessaire au mouvement de la bactérie (gène ActA). Les Listeria progressent dans le cytoplasme à 0,3mm/s et au contact de la membrane cellulaire induisent une invagination qui conduit à la pénétration dans une nouvelle cellule hôte avec une vésicule entourée de deux membranes plasmiques. Ces membranes sont lysées par une lécithinase (gènes PicB et mpl) . Cette transmission de cellule à cellule permet à la bactérie de contourner les défenses de l’hôte (anticorps circulants, complément). La plupart des gènes impliqués dans la virulence sont situés sur un îlot de pathogénicité du chromosome (15 kb). L’organisme réagit alors en activant ses macrophages et un nombre plus élevé de lysosomes se déverse dans la vacuole et les Listeria meurent. Chez les immunodéprimés ou chez le fœtus et certains malades cette réaction n’intervient pas, les Listeria se développent et causent des encéphalites. En conclusion il apparaît donc que la listériose affecte deux cibles principales : d’une part le nouveau-né et d’autre part les personnes âgées. La listériose fœto-maternelle est une maladie infectieuse souvent bénigne pour la mère (syndrome peudo-grippal) mais extrêmement grave pour le fœtus (avortement) ou le

intestin macrophage

vacuole de phagocytose

lysozome

sang

rate cerveau fœtus

Internalines A et B

Lystériolysine (LLO) Lyse de la vacuole

Listeria monocytogenes

multiplication intracellulaire

mouvement intracellulaire « comète d’actine »

Lyse de la double membrane

Lécithinase : phosphatidyl choline phospholipase

Passage de cellule à cellule

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nouveau-né (septicémie et/ou méningite). La listériose de l’adulte affecte les immunodéprimés et les personnes âgées. Elle se traduit par une septicémie avec (ou non) infection du système nerveux central (méningite, méningo-encéphalite). La mortalité est d’environ 30 %. c) Epidémiologie La listériose humaine est essentiellement diagnostiquée dans les pays industrialisés. Il s’agit d’une maladie infectieuse d’origine alimentaire, L. monocytogenes s’implantant progressivement dans nos usines en raison de son aptitude à coloniser des zones humides (matériels, locaux, environnement) et surtout par sa capacité à sa multiplier à basse température. Les aliments responsables sont soit contaminés à la production soit en cours de distribution (contaminations croisées). Depuis 1987, l’enquête réalisée par les Services Vétérinaires, les Services de la DGCCRF, la DDAS, l’Institut National de Veille Sanitaire etc. en cas d’épidémie permet en général l’identification relativement rapide de l’aliment (ou des pratiques) responsable ; les mesures préventives sont prises en conséquence (divulgation de marque, retrait, information, etc). Le plus souvent il s’agit d’aliments fortement contaminés (plus de 100 bactéries / g) consommés en l’état et dont la composition permet la croissance de Listeria ; ces aliments sont généralement conservés au froid (réfrigération). La dose infectante est estimée à plus de 100 cellules viables et l’incubation varie entre 2 jours et plus de 6 semaines. Il existe de nombreux porteurs sains de Listeria monocytogenes. L’épidémiologie est mal connue ; les animaux sont des réservoirs naturels de la bactérie qui se propage soit par contamination directe, soit par contamination indirecte par l’intermédiaire du sol, des eaux usées ou des aliments souillés par les selles ou les urines d’animaux infectés ou d’arthropodes vecteurs. Le contact avec des produits ou objets ou surface contaminés peut se traduire par une dissémination de la bactérie et une rémanence dans une usine ou un type donné de produit. Il existe chez les animaux beaucoup de porteurs sains. L’homme peut se contaminer au contact d’animaux malades. Le schéma possible d’infection listérienne chez l’homme peut être le suivant : Selles humaines (ou animales) infectées contamination du sol et des eaux contamination des végétaux (légumes) contamination des « usines » contamination du lait

et des produits carnés Infection par voie digestive La bactérie reste viable après plusieurs années d’entreposage à 4°C. Les «biofilms » présents dans les usines (murs, haloirs, etc) permettent des compétitions de flore et donc la régulation de certains pathogènes. L’élimination des germes fragiles (entreposage dans des conditions drastiques comme le froid, les milieux salés, certains agents antimicrobiens, etc.., ) laissent les Listeria particulièrement résistantes seules ; la contamination liée à leur développement devient alors plus fréquente. La contamination directe par contact avec des animaux ou des hommes malades est rare. Ce n’est qu’en 1985 que la relation entre la listériose et la consommation de fromage a été indiscutablement établie. La relation plante-sol, comme pour la plupart des autres germes de la famille des Lactobacillaceae permet la constitution d’un réservoir (source primaire). Le germe se rencontre dans les produits laitiers non pasteurisés ou recontaminés. Le changement des habitudes alimentaires avec augmentation de la consommation de produits végétaux crus, réfrigérés est aussi à l’origine de l’augmentation du nombre de cas de listérioses.

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Le nombre de cas chez les adultes est compris entre 2 à 20 par million d’habitants et atteint 200 cas « périnatals »par million. Aux USA le nombre de décès estimé est au moins de 450 en 1986 pour 1700 cas au moins. La mortalité est voisine de 20 % pour des adultes âgés de moins de 60 ans et de plus de 40 % pour des personnes âgées de plus de 60 ans. Plus de 80 % des cas affectent des personnes de plus de 50 ans. Listeria monocytogenes est un germe opportuniste. d) Thérapeutique Listeria est sensible à l’action de la pénicilline, de l’ampicilline, de la streptomycine, des tétracyclines, du chloramphénicol, de la néomycine et de la framycétine. Parfois pénicillino résistante. Un traitement polyvalent s’impose après antibiogramme et il faut mettre en ouvre une association pénicilline – streptomycine soit pénicilline-chloramphénicol (ou tétracycline). Dans les cas diagnostiqués et soignés, la mortalité reste néanmoins élevée et voisine de 25 %. e) Morphologie de Listeria monocytogenes Dans les cultures Listeria monocytogenes est un petit bacille Gram + (Gram négatif sur de vieilles cultures) court et trapu à bouts arrondis de 0,5 à 2 µm de longueur sur 0,4 à 0,5 µm de diamètre. Légèrement incurvé, isolé ou en V, pouvant s’associer en palissade ou en petits amas. Dans les produits pathologiques il est isolé ou en courtes chaînettes intra- ou extracellulaires. Isolé, sa longueur peut atteindre 10 µm.

L. monocytogenes est un bacille asporulé et acapsulé (dans la plupart des conditions).

f) Caractères culturaux Asporulé, parfois coccobacillaire, oxydase -, catalase +, cette bactérie est aéro-anaérobie (ou microaérophile), mésophile et cultive entre +3 et +45°C avec un optimum à 37°C. Elle est mobile par ciliation péritriche à 25 °C (germe faisant la culbute, la pirouette), et peu ou pas mobile à 37 °C. Sur gélose-mobilité le germe présente souvent un aspect en parapluie. Une petite capsule mucopolysaccharidique n’est produite que par les bactéries cultivées dans des milieux enrichis en sérum ou glucose.

0,5 à 2 µm

0,4 à 0,5 µm

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Cultive bien sur les milieux ordinaires (24 heures à 37°C, pH 7,3) ; sa culture est favorisée par addition de glucose, de sang ou de sérum et par une atmosphère enrichie en CO2. Cultive dans les milieux additionnés de 10 % de NaCl, 40 % de bile ou 0,05% de tellurite de potassium. Ne pousse pas sur les milieux au citrate de sodium. Les limites de croissance et de survie de L. monocytogenes sont indiquées dans le tableau 1. minimum optimum maximum Température (°C) -0,4

(lait UHT, bouillon de viande) temps de génération > 3 jours

37 45

pH 4,39 7,0 9,4 Activité de l’eau 0,92 Survie à –18°C Supérieure à 6 mois Tableau 1. Quelques caractéristiques culturales « limites » de Listeria monocytogenes. Sur gélose nutritive ordinaire : petite colonie arrondie de 0,5 à 1,5 mm de diamètre, lisses (S), plates, transparentes ou laiteuses, « grasses » de coloration gris-bleu et bleu-verdâtre si les colonies sont observées avec un éclairage oblique (technique de Henry). Elle peut donner des colonies plus grosses, rugueuses (R) aplaties et ternes. En bouillon nutritif ordinaire : trouble homogène, dépôt floconneux avec un léger voile et une odeur aigrelette persistante. Sur milieu au tellurite de potassium : petite colonie noire. La forme R du germe n’est pas virulente. Sur gélose au sang : petite colonie grisâtre en goutte de rosée entourées par une petite zone d’hémolyse de type ß. L’hémolysine est la toxine majeure. La bactérie possède une grande vitalité dans les cultures qui restent vivantes plusieurs mois à la température du laboratoire et plusieurs années sur gélose au sang à 4°C.

g) Recherche, identification et numération (généralités) Il est possible de réaliser un enrichissement par culture au froid : attention l’incubation requiert alors plusieurs mois ce qui est défavorable dans le cas d’une recherche nécessitant des délais de réponse courts. Dans ce cas l’enrichissement est réalisé dans du bouillon cœur-cervelle (0,1 mL dans 10 mL) Dans les milieux de culture, le rôle des divers composés est le suivant : l’acide nalidixique inhibe certains des germes Gram +, le LiCl les germes Gram -, la cycloheximide les champignons. Les autres antibiotiques ont une action inhibitrice sélective. L’acriflavine est parfois ajoutée dans le milieu d’enrichissement à raison de 12 à 25 µg/ml. L’isolement sélectif est réalisé sur milieu OXFORD (base COLUMBIA et inhibiteurs) et sur gélose PALCAM, L. monocytogenes forme des colonies noires par hydrolyse de l’esculine (cf strepto D). Ces milieux sont utilisables pour compter les bactéries en bon état physiologique. Une revivification efficace et adaptée est obligatoire pour les germes stressés. Sur les géloses MMA et LPM, la bactérie forme des colonies qui apparaissent bleutées par trans-illumination en lumière blanche incidente avec un angle de 45°.

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Un repiquage des colonies est alors réalisé sur milieu gélosé trypticase-soja (trypticase -soja - gélose BioMérieux) additionné de 0,6 % d’extrait de levure : milieu TSAYE (incubation de 24 à 48 heures à 30°C). L’identification est effectuée par la recherche de certains caractères morphologiques et biochimiques tels que l’état frais (mobilité en pirouettes), la catalase +, la coloration de Gram, une culture sur gélose au sang (gélose trypticase - soja - extrait de levure 0,6 % - sang de mouton défibriné 7%). L. monocytogenes génère des hémolyses avec petites zones claires (type ß); L.ivanovii induit des zones claires nettes. L’étude des fermentations est réalisée à partir d’une base milieu liquide : protéose peptone n°3 Difco 10 g extrait de viande 1 g NaCl 5 g pourpre de bromocrésol 15 mg eau 1000 ml pH 6,8 ; stérilisation 15 minutes à 121°C. Le glucide est ajouté au milieu à partir de solutions à 5 % stérilisées par filtration pour obtenir une concentration finale de 0,5 %. Des cloches de Durham sont placées dans les tubes de 16 x 160. L. monocytogenes fermente sans gaz de nombreux glucides. Après inoculation avec 0,3 ml d’une culture de 24 heures sur bouillon trypticase soja - extrait de levure (TSAYE) le milieu est incubé pendant environ 7 jours à 35°C. Les caractéristiques biochimiques et culturales du genre Listeria sont indiquées dans le tableau n°2.

Caractéristiques réaction Catalase + Besoin en oxygène Facultatif Croissance à 35 °C + Mobilité à 37 °C (pirouettes) + Mobilité à 22 °C - Rouge de méthyle + Voges Proskauer + Production H2S - Glucose (acidification) + Indole - Citrate - Uréase - Mannitol - Nitrate réduit en nitrite - Gélatine -

Tableau 2: Biotype du genre Listeria Biotype de L. monocytogenes : glucose +(gaz -), esculine + (gaz -), maltose + (gaz -), rhamnose + (gaz -), xylose - , fructose +, mannose +, cellobiose +, tréhalose +, gentobiose +, mannitol -, D arabitol +, esculine+, amygdaline +, salicine +, uréase -, indole -, H2S -, RM +, VP +, nitrate réductase -, hémolyse ß +.

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Il est possible de distinguer 7 espèces avec 5 caractères de la façon suivante :

h) Recherche de Listeria monocyogenes dans les produits alimentaires. En raison de son caractère ubiquitaire, il est courant de rencontrer des L. monocytogenes dans les aliments qui n’ont pas subi de traitement bactéricide. Par contre un traitement microbicide réalisé après conditionnement ou avant conditionnement aseptique doit garantir l’absence du germe. Pour les produits alimentaires traités un critère de type absence dans 25 g est ainsi relativement logique. Pour les produits crus ou pour les produits ayant subi un traitement avant conditionnement, il est logique de tolérer la présence d’un petit nombre de ces bactéries (inférieur à 100 / g). Toutefois, il est obligatoire de tout mettre en œuvre pour limiter la contamination et éviter la multiplication pour arriver à une norme de 0 Listeria pour 25 g. Plusieurs méthodes ont été validées: La norme AFNOR V08 055 (déc 1993) est une méthode de routine de recherche de L. monocytogenes : détection, identification. Méthode relativement lourde, elle comprend les étapes suivantes :

- enrichissement primaire sur bouillon FRASER au 1/2 (24 h à 30°C) - isolement sur gélose PALCAM ou OXFORD (37°C, 24 ou 48 heures) - enrichissement secondaire sur bouillon FRASER incubé 24 et 48 h à 37°C - isolement sur gélose PALCAM ou OXFORD (37°C, 24 ou 48 heures) - Les colonies caractéristiques sont identifiées à l’aide de la méthode traditionnelle ou au moyen de galeries miniaturisées (la galerie API 20 STREP est bien adaptée). Cette méthode est schématisée ci-dessous :

réduction des nitrates

+

-

L. murrayi

mannitol

+ L. grayi

- hémolyse ß

xylose

+ L. welshimeri

-- L. innocua

CAMP-test Rhodococcus equi

xylose

+ L.ivanovii

-+ L.seeligeri

- L.monocytogenes

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* La norme FIL 143 (1990) est utilisable pour la recherche de L. monocytogenes dans le lait et les produits laitiers. Simple à mettre en œuvre, ses résultats ne sont pas toujours fiables. Elle comprend deux étapes : enrichissement sur bouillon pendant 48 h à 30°C, puis isolement sur gélose OXFORD à 37 °C pendant 48 h. * La norme NF EN ISO 11290-1 (février 97) pour la détection L’échantillon est soumis à un enrichissement primaire dans du bouillon FRASER ½ pendant 24 heures à 30°C. L’isolement est réalisé sur milieu PALCALM ou OXFORD. La confirmation L. monocytogenes est obtenue avec les réponses au milieu TSYEB, l’étude des fermentations des oses, le Camp test, la mise en évidence de l’hémolyse). * La norme NF EN ISO 11290-2 (août 1998) pour la numération L’échantillon est soumis à une revivification dans du bouillon FRASER ½ sans LiCl ou dans un bouillon peptonné tamponné pendant 1 heure à 20°C. La numération est réalisée sur milieu PALCALM. La confirmation L. monocytogenes est obtenue avec les réponses aux milieu TSYEB, fermentations des oses, Camp test, la mise en évidence de l’hémolyse)

StomacherX g dans 10 X ml de FRASER au 1/2Incubation à 30°C pendant 18 à 24 h

Premier jour

Deuxième jour

Troisième jour

Quatrième jour

Cinquième jour

Enrichissement secondaire 0,1 ml / 10 ml de bouillon FRASER. 37 °C

24 h

48 hLecture

Réincuber 24 h à 37°C

Enrichissement(J=0)

(J+1)

Relecture

Isolement sur PALCAM

Isolement sur PALCAM

Isolement sur PALCAM

Incuber 24 h à 37°C

37°C, 24 h

Lecture

Incuber 24 h à 37°C

Repiquer sur TSAYE

37°C, 24 h

Confirmation Gram, catalase, galerie, camp test ...

Réincuber 24 h à 37°C

Relecture

Six ième jour

Repiquer 5 colonies sur TSAYE

Lectures, tests Lecture37°C, 24 h

37°C, 24 h

Lecture

Réincuber 24 h à 37°C

Relecture

Listeria monocytogenes : Méthode de routine AFNOR V08 055 déc 1993

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*Des méthodes récentes ont été approuvées AFNOR en 1998 jusqu’en décembre 2002 pour détecter et compter Listeria monocytogenes. Le schéma analytique est pour l’essentiel identique à celui des normes ISO 11290, seul le milieu d’isolement différant : le milieu RAPID’L.mono se substituant au milieu Oxford ou Palcalm.

*Le milieu ALOA est en phase de validation par l’AFNOR. Il permet la détection de l’activité �-glucosidase (substrat libérant un chromogène bleu) et d’une activité phospholipasique C (halo opaque autour des colonies). Ses inhibiteurs sont le chlorure de lithium, l’acide nalidixique et des antibiotiques (ceftazidine, cycloheximide, polymyxine B).

Listeria monocytogenes Listeria sp Listeria innocua Quelques difficultés à résoudre. La détection d’un nombre peu élevé de Listeria nécessite une opération d’enrichissement. Il se produit des compétitions microbiennes dans les milieux qu’il est difficile de maîtriser. Il faut aussi envisager une revivification quand le germe est recherché dans des conditions qui lui sont peu favorables (entreposage de longue durée, produits chauffés, salaisons à faible activité de l’eau, etc). Des enrichissements après immunocapture (système VIDAS), l’emploi d’anticorps fixés sur des billes magnétiques, etc., permettent d’améliorer cette étape préliminaire et devraient faciliter la mise en œuvre de méthodes sensibles et spécifiques basées sur une PCR suivie d’une détection par sonde. i) Sérotype et Lysotype Les 15 antigènes O et les cinq antigènes H permettent de distinguer 16 sérovars pour Listeria. Le sérotype 4b est le plus fréquent dans les épidémies humaines, le sérotype 1/2 est très souvent rencontré dans les aliments.

Stomacher 25 g produit + 225 mL de bouillon FRASER 1/2 24 h – 30°C

1 mL dans 10 mL de bouillon FRASER

Immunocapture VIDAS LMO 70 min

Si positif

Isolement sur gélose ALOA 24 h 37°C

Mobilité API Listeria PCA et

Listeria monocytogenes (phospholipase + : bleue ; xylose -) Listeria ivanovii (phospholipase + : bleue ; xylose +) Listeria sp (phospholipase - : bleue ; xylose -)

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j) Méthodes rapides de détection & ELISA Il existe de nombreuses méthodes rapides permettant de détecter cette bactérie. Citons par exemple l’extraction et la « capture » par séparation magnétique après interaction avec des lectines. La cytométrie en flux après conjugaison avec des composés spécifiques (esters succinimidés, isothiocyanates, anticorps, phycobiliprotéines, etc) permet de détecter et compter cette bactérie. L’utilisation de la PCR (polymerase chain reaction) permet, en utilisant des « primers » définis, de détecter des gènes de cette bactérie en quelques heures (gène de l’hémolysine par exemple). La méthode est applicable à la recherche de la bactérie dans des produits alimentaires (lait, fromages, viande). La structure des amorces (16 S rDNA primers) est aujourd’hui au point et cette méthode est promise à un développement dans les années à venir. De nombreuses méthodes ELISA (Enzyme Linked Immunosorbant Assay) sont disponibles. Elles requièrent un enrichissement préalable et parfois un enrichissement secondaire de courte durée ; elles sont en général plus rapides que les méthodes « traditionnelles » (48 voire 24 heures). La réaction immunoenzymatique ne dure que quelques dizaines de minutes. L’AFNOR a validé certaines de ces méthodes. La méthode VIDAS Listeria est un test immunoenzymatique qui permet la détection de certains antigènes de la bactérie par la méthode ELFA (Enzyme Linked Fluorescent Assay, commercialisé par Biomérieux). Ce test détecte toutes les espèces de Listeria. j) RFLP et sondes nucléiques. La Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) est une analyse de différentes séquences de l’ADN génomique issues d’une hydrolyse par une endonucléase (souvent NciI) et visualisés après électrophorèse et coloration au bromure d’éthidium. Pour simplifier l’analyse (de très nombreux fragments sont souvent produits), une hybridation au moyen d’une sonde apte à reconnaître des régions spécifiques des hydrolysats est réalisée. Pour plus de détails cf RIDLEY A. et SAUNDERS N.A., 1993, Restriction Fragment Length Polymorphism analysis for epidemiological typing of Listeria monocytogenes. In New Techniques in Food and Beverage Microbiology, KROLL R.G. and al. Edr, Blackwell Scientific Publications, pp 231-249. La méthode Gen-probe Listeria monocytogenes est un test d’identification utilisant une sonde d’ADN spécifique à marquage chimioluminescent, complémentaire de l’ARN ribosomal de Listeria monocytogenes : les hybrides formés sont détectés au moyen d’un luminomètre. Ce test nécessite deux phases d’enrichissement (bouillon FRASER au 1/2 puis gélose PALCAM). Les colonies s’y développant sont soumises à une hybridation moléculaire après lyse bactérienne. La méthode de détection utilise une sonde à ADN monocaténaire marquée à l’ester d’acridium. Cette sonde a une structure complémentaire d’une séquence de l’ARN ribosomial spécifique des Listeria monocytogenes . En cas d’hybridation, les complexes ADN-ARN sont détectés par un luminomètre, les sondes non hybridées étant préalablement éliminées. La détection des hybrides résulte de la transformation en milieu alcalin de l’ester en acridone avec libération de photons. Leur mesure exprimée en RLU détermine la conclusion. Cette méthode donne 4 % de faux positifs (produits carnés et produits de la pêche) et aucun faux négatif. Cette méthode est rapide et permet dès les premières 24 heures d’enrichissement de détecter les bactéries. Test validé AFNOR pour tous produits alimentaires le 13 nov 1996. Associées à la PCR l’intérêt de ces méthodes sera accru.

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k) Distribution dans la nature et dans les aliments Les sources primaires de la bactérie sont les tissus, urine ou lait des animaux malades. Cette maladie mondiale est « rare ». Les produits incriminés sont essentiellement le lait, les produits laitiers, les œufs, les viandes et dérivés, les volailles et les légumes consommés crus. La plupart des animaux domestiques ou sauvages sont porteurs de la bactérie (fécès de bovins, ovins, porcins, volailles, renards, lapins, oiseaux, poissons, crustacés, insectes, etc). Ces animaux porteurs sains disséminent la bactérie dans leur environnement. En élevage plus de 80 % du cheptel peut être porteur. Les pâturages sont ainsi contaminés par les déjections ou les épandages ou des fourrages. La bactérie peut aussi survivre de longues années dans le sol. Les ensilages sont souvent contaminés, et ce d’autant plus que le pH est élevé : pour des pH > 5,0 plus de 60 % des fourrages sont porteurs de Listeria, tandis que ce pourcentage est de 40 % à pH 4, 5 et n’est que de 20 % pour des pH inférieurs à 4. Si le pH remonte par protéolyse microbienne la bactérie se multiplie intensément. Les températures hivernales n’inhibent pas la prolifération du germe. L’ammoniation des pailles et foins amène le pH à 8,5 – 9,0 ce qui n’inhibe pas le développement de la bactérie. Les ensilages de qualité médiocre renferment 104 Listeria par gramme. Un mouton qui consomme 1,5 kg d’ensilage par jour ingère donc 1,5.107 germes. Une vache qui consomme 20 kg d’ensilages ingère environ 108 Listeria par jour. Plus de 50 % des fécès des animaux contiennent la bactérie et sont à l’origine de la contamination de la viande et du lait. Deux épidémies de listériose ont été attribuées à la consommation de salade et choux dont le niveau de contamination était inférieur à 100 / g. La présence de cette bactérie a été détectée essentiellement dans du lait ou dans des produits laitiers non ou mal pasteurisés (elle survit à la pasteurisation dans certaines conditions de milieu), dans des produits carnés (saucisses, langue de bœuf, rillettes, saumon fumé etc). Parmi les produits carnés, les viandes crues sont très souvent contaminées par Listeria, leur nombre restant néanmoins faible. Il semble très difficile d’empêcher leur présence occasionnelle. Parmi les produits de charcuterie, ce sont les produits crus destinés à être cuits ou les produits soumis à une maturation / dessiccation (saucissons secs) qui sont les plus à même de contenir des germes : leur contamination est faible et semble ne pas poser problème en santé publique. La contamination des produits cuits consommés en l’état (rillettes, pâté, produits en gelée) est aujourd’hui très alarmante. Des post-contaminations ou une résistance thermique apparente du germe dans ces milieux riches en graisse peut être en partie à l’origine de cet état de fait. La présence de Listeria dans le lait cru a été décrite très fréquemment. Entre 1 à 10 % des laits seraient contaminés soit par contamination mammaire liée à une mammite à Listeria (peu fréquente et générant des charges microbiennes très importantes dans le lait) soit par des voies indirectes (ensilages, eaux, fécès). Dans ce dernier cas, la charge microbienne est faible et une pasteurisation correcte suffit à détruire les germes présents.

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Dans les fromages frais, les pâtes molles acides, les fromages durs à affinage très long ou des fromages comportant une étape de thermisation, les Listeria sont détruites « lentement ». Les pâtes pressées (bleus) inhibent la croissance de cette bactérie. Dans les fromages à pâte molle affinée, à croûte lavée ou à croûte fleurie, cette bactérie peut se développer en fonction du pH. Dans les fromages au lait cru, l’évolution est variable. Certaines flores associées de par leurs bactériocines retardent ou empêchent le développement de cette bactérie. Dans les poissons et coquillages frais, l’incidence de cette bactérie n’est pas bien connue. Pour les poissons fumés, il apparaît qu’environ 30 % des produits sont contaminés à un niveau souvent inférieur à 100 / g. Des charges microbiennes élevées sont associées aux produits les moins fumés ou les moins salés. Le saumon tranché est potentiellement susceptible de contenir cette bactérie. Ce germe est capable de survivre longtemps dans des conditions défavorables (matériels, sols, végétaux, etc.) et son caractère psychrophile le rend particulièrement dangereux dans les produits réfrigérés. Ce germe peut cultiver dans des produits assurant ses besoins nutritionnels entre pH 5 et 9,5. Dans des fromages à des pH voisins de 5 sa survie dépasse 1 an. Halophile Listeria cultive dans des milieux salés à 10 %. Son caractère sel-tolérant lui permet par exemple de survivre plus de 100 jours à 4°C dans un milieu salé à 30,5 %, mais si la température est remontée à 37°C sa survie n’est que de 5 jours. Dans le fourrage et dans la paille sa survie est de l’ordre de 6 mois. Dans les matières fécales sèches sa survie dépasse deux ans. La survie de la bactérie est d’autant plus longue que la température est basse. L’oxydation biologique liée au traitement des eaux usées favorise la croissance de cette bactérie. La charge des boues en sortie de station atteint souvent plus de 104 germes / ml. D’autres espèces hémolytiques (L. seelegeri , L. ivanovii ) sont aussi pathogènes mais à un degré moindre.

produitscarnés produits

laitiers pâtisseriesproduitsvégétaux produits de

la mer

entre 100 et 1000

moins de 1000

2

4

6

8

10

12

14

16

% de positifs par rapport au nombre

d'analyses

Contamination (moyenne 93-96)

(par gramme)

Listeria monocytogenes

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l) Caractéristiques de « survie » de Listeria Froid 1) Survie La bactérie survit très bien de nombreuses semaines, voire plus d’une année, à –18°C dans des produits très variés (beurre, viande, poulet, lait UHT, etc). Dans ces conditions, son taux de mortalité est faible. Sur du poisson emballé sous vide et entreposé dans la glace, aucune croissance n’est observée, tandis qu’à –20°C leur nombre diminue de 90 % en trois mois. Dans des milieux de culture acides sa survie à l’état congelé n’est pas très grande. 2) Croissance La température limite inférieure de croissance de L. monocytogenes dans des aliments « riches » et stériles à pH neutre se situe aux environs de 0°C. Dans ces conditions le temps de génération est d’environ une centaine d’heures. La durée de la phase de latence (mais pas le temps de génération) est fonction de la température à laquelle la bactérie a préalablement cultivé. Le temps de latence est de 13 à 33 jours à 0°C quand la bactérie est issue d’une culture à 30°C. Par contre si laide et entreposé dans la glace pendant 21 jours, le nombre de germes n’augmente pas. culture a été réalisée à 4°C, le temps de latence à 0°C n’est que de 3 à 18 jours. Dans des produits carnés et en présence d’autres microorganismes avec lesquels L. monocytogenes est en compétition et pour des pH voisins de 5,7 L. monocytogenes ne se multiplie généralement pas ou très peu à 40°C. Par contre, dans la viande stérile entreposée à 4°C ou dans des pièces de viande découpées et placées à 20°C, la bactérie cultive très bien. Une croissance à 4 – 4,4°C a été décrite dans des œufs liquides pasteurisés et dans de nombreux produits carnés sous-vide. Dans le blanc d’œuf frais liquide L. monocytogenes meurt rapidement aussi bien à 4 qu’à 20°C. La phase de latence et le taux de croissance sont réduits si la température d’entreposage augmente. Par exemple, le temps de génération et la phase de latence dans un bouillon de poule sont respectivement de 19 h et 2 jours à 5°C et de 9 h et 1 jour à 7,5°C. Certains facteurs comme le pH, la concentration en sels, la présence de bactéries lactiques en particulier celles excrétant des bactériocines. Chaleur Il n’est pas rare de lire : « Tué en 1 heure à 55°C » : cette donnée n’est pas satisfaisante car les paramètres de la destruction thermique sont à considérer dans leur ensemble. Le germe est plus résistant au chauffage que la plupart des microorganismes asporulés. Une pasteurisation correcte (75°C, 15 sec) suffit à ramener sa probabilité de survie à un niveau très faible à partir de charges microbiennes de l’ordre de 106 UFC / ml de lait. En position de parasite intracellulaire elle présente une résistance apparente élevée. Par ailleurs la nature de l’aliment, et plus particulièrement pour des teneurs élevées en lipides (et à un degré moindre en protéines), tend à protéger les souches les plus thermorésistantes. La valeur de D (coefficient de réduction décimale) est relativement élevée dans les viandes, les graisses et les salamis. Aux environs de 50°C les valeurs de réduction décimale sont comprises entre 60 et 25 min et aux environs de 55°C entre 4 et 20 minutes ; et au-dessus de 57°C, ces valeurs sont de l’ordre de 5 min. A 63 °C les valeurs de D sont comprises entre 30 et 120 sec. A 69°C ces

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valeurs sont de l’ordre de 3 sec et à 75°C de l’ordre de 1,5 sec. Les contaminants ayant cultivé à basse température donnent des cellules à résistance thermique faible. La résistance à la chaleur est accrue par un choc thermique appliqué juste avant le chauffage ou par culture à des températures élevées. A des pH inférieur au pH optimal de croissance, la résistance à la chaleur diminue. Par exemple D52°C dans un jus à pH 4,6 est de 10 minutes ; à pH 5,6 D52°C devient égal à 25 minutes. Des teneurs élevées en solutés augmentent la thermorésistance. Irradiation Cette bactérie montre une résistance au rayonnement g voisine de celle des bactéries Gram +.. Les valeurs de D sont de 0,5 kGy en bouillon et de 0,8 kGy dans la viande, 2 kGy dans les crèmes glacées à –78°C. Un traitement à 2,5 kGy de viandes contaminées réduit la charge mais n’élimine pas complètement la bactérie (L. innocua est éliminée mais pas L. monocytogenes : donc L. innocua n’est pas un bon modèle pour étudier la survie). Il semble que L. monocytogenes soit moins résistant aux UV que la plupart des autres bactéries Gram + . Les cellules sèches sont ‘ fois plus résistantes que les cellules humides. L’irradiation UV avec une dose de 100 µW/cm2 se traduit par une diminution de la charge avec un D égal à 20 sec en milieu humide et de 45 sec en milieu sec. Une dose de 500 µW/cm2 se traduit par une diminution avec D = 5 sec en milieu humide. Activité de l’eau L. monocytogenes présente une activité de l’eau limite de croissance de 0,90à 30°C quand le glycérol est utilisé pour atteindre cette valeur d’aw. Les valeurs limites sont de 0,92 et 0,93s pour atteindre ces valeurs avec respectivement le NaCl et le saccharose. Dans les produits carnés la valeur limite pour la croissance est égale à 0,93 à 20°C. Dans des conditions de faible aw et à basse température, un effet bactériostatique apparaît. Les solutés sont mieux tolérés à 15-30°C. L. monocytogenes survit 40 jours à 25°C dans une soupe de poisson à teneur en eau très faible (2%). pH L. monocytogenes cultive dans une très grande gamme de pH entre 9,4 et 4,4 ; le taux de croissance étant par ailleurs fonction de la composition et de la température du milieu. µ En milieu TSB, les temps de génération sont de 180 min à pH 9,2, de 146 min à pH 9, de 50 min à pH 8 , de 44 min à pH 7, de 52 min à pH 6 et de 370 min à pH 4,7. Au-dessous de pH 4 le nombre de microorganismes tend généralement à diminuer. Désinfectants En l’absence de matière organique de nombreux désinfectants sont actifs sur la bactérie : hypochlorite de sodium, peroxydes, ammonium quaternaires (100 ppm), iode (20 ppm). L’hypochlorite est inactivé par la matière organique et la décontamination des produits végétaux requiert au moins 200 ppm de chlore actif. L. monocytogenes est plus résistante aux désinfectants sur les surfaces sèches qu’en milieu humide. En milieu aqueux, pH 7 et à 25°C, l’évolution de D en présence d’hypochlorite de sodium est la suivante :

pH 7,0 4,4 9,4

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ppm D (sec) 0,5 62 1 11 2 7 5 5 10 4 100 Réduction > 99,999 %

Atmosphère La croissance de la bactérie est peu affectée par l’atmosphère dans laquelle elle se trouve. Des temps de génération identiques sont observées en aérobiose, en anaérobiose ou encore en conditions microaérophile. Le CO2 exerce un effet inhibiteur à basse température. A des pressions comprises entre 3000 et 4000 atmosphères la valeur de D est comprise entre 100 et 10 minutes. Interactions L. monocytogenes est peu affectée par la nature de l’atmosphère (conditions aérobie, microaérophileou anaérobie). De hautes teneurs en CO2 n’exercent un effet inhibiteur qu’à basse température. Dans le tableau ci-après sont indiquées quelques données concernant la croissance de cette bactérie dans des aliments.

Aliment Température °C

Croissance (td) Phase latence

pH Aw, autre Pré-traitement

Bœuf 0 6 jours 6,0 10°C, 3j Lait cru 4 24 h Lait entier 13 5 h Lait UHT 0 77 h 5-10 j 6,6 30°C, 48h Lait UHT 2,5 24 h 2-5 j 6,6 Lait UHT 5 20 h 1-2j 6,6 30°C, 48h Lait UHT 7,5 10 h <1j 6,6 30°C, 48h Lait UHT 9,5 6 h <1 j 6,6 30°C, 48h Lait UHT 0 77 h 5-10 j 6,6 30°C, 48h Lasagne 4 24 h 5,8 0,99 37°C, 24 h Pâté en croûte 8 48 h 0,99 37°C, 24 h Crème salée 4 48 h 6,2 6% sel 35°C, 24 h Foie 4 Survie > 40j 5,5 présence flore naturelle 35°C, 24 h Blanc œuf liquide pasteurisé

4 24-50 h 35°C, 18 h

Blanc œuf liquide pasteurisé

10 8 h Blanc œuf liquide pasteurisé

20 5 h

Jaune d’œuf cru 5 19 h 7 j 35°C, 24 h Lait de soja 5 1,6 j 3 j 35°C, 24 h Lait de soja 22 1,3 h 4 h 35°C, 24 h Aliment animaux 5 15-30 h 45-90 h

Entre pH 5 et 5,5, l’effet bactériostatique du benzoate de sodium n’apparaît qu’au dessus de 0,3 %. Le sorbate de potassium exerce un effet microbicide à partir de 0,2 % (selon les conditions).

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La bactériocine PA-1 présente une concentration minima inhibitrice à partir de 55 U / ml (à 4°C). La présence de bactéries lactiques comme Str. cremoris ou Str. thermophilus peut inhiber la croissance de Listeria. Le butylhydroxyanisole, le méthylparaben, les acides coumarique, férulique, caféique, gallique et tannique manifestent des concentration minima inhibitrice à partir de 500 µg / ml (à 35°C). Depuis 1993 un plan de surveillance de la contamination par Listeria monocytogenes des aliments à la distribution a été mis en place. Ce plan renouvelé chaque année concerne la moitié des régions métropolitaines. Environ 4500 prélèvements de 25 g sont réalisés chaque année dans le cadre du plan. Les résultats obtenus sur une période de 4 années permettent de tirer les conclusions suivantes : - Les produits artisanaux sont plus contaminés que les produits « industriels » - Quand les produits sont déballés, leur probabilité de contamination augmente - Les produits distribués en Grande Surface ne présentent pas de contamination différente de celle des

produits présents en magasins traditionnels - Dans les grandes surfaces, les pratiques dans les rayons à la coupe sont susceptibles d’augmenter la

contamination par la bactérie - Dans les magasins traditionnels, avant même leur déballage, les produits destinés au rayon traditionnel

sont plus contaminés que ceux vendus en libre-service - La grande majorité des produits contaminés (90%) contiennent moins de 100 Listeria monocytogenes

par gramme. Ces résultats montrent que la contamination des produits n’évolue pas dans le temps et conforte l’idée que Listeria monocytogenes restera un problème important en hygiène alimentaire dans l’avenir immédiat, notamment pour un certain nombre de produits fragiles. Pour les quatre années (93 à 96) les résultats de ces analyses par aliment m) L. monocytogenes dans les ateliers de transformation et en distribution Le microorganisme colonise très facilement les surfaces froides, humides et souillées. A partir de ce biofilm « négatif » les (re)contaminations dépendront de la conception des ateliers (séparation secteur cru – secteur cuit, flux des matières premières, matériels et personnels), de la conception du matériel, des opérations technologiques réalisées, de l’efficacité du nettoyage, de la formation du personnel, de la nature et sensibilité des produits fabriqués et de l’importance des manipulations (tranchage, augmentation des surfaces de contact), et de plus en plus de la mise en place de plans de surveillance (ligne et environnement) au moyen du système HACCP. C’est à partir de 1992 que le rôle de la distribution dans la multiplication et de propagation des Listeria monocytogenes a été mis en évidence. Les produits sensibles doivent impérativement être conservés sous régime de froid (pas de rupture). Souvent les températures de transport, des chambres froides et des comptoirs réfrigérés sont trop élevées. Des contaminations croisées sont observées au niveau des étals de charcuterie et de fromagerie à la coupe. Les réfrigérateurs ménagers n’étant pas équipés de thermomètres et leur désinfection n’étant que rarissime, ils sont potentiellement des lieux de multiplication et de propagation n) Critères microbiologiques Germe ubiquitaire, il est aujourd’hui pratiquement impossible d’obtenir une absence totale de cette bactérie dans les aliments à moins de les soumettre à un traitement antimicrobien après conditionnement ou avant conditionnement aseptique : dans ce cas l’absence de L.monocytogenes dans 25 g est le critère logique. Cette absence de germe dans 25 g doit être un objectif systématiquement recherché. Néanmoins, pour les produits crus ou pour les produits soumis à un traitement thermique avant conditionnement, il est raisonnable de tolérer un petit nombre de ces bactéries (inférieur à 100 / g).

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o) Alertes sanitaires Un réseau d’épidémio-surveillance est depuis peu en place. Quand un malade est atteint de listériose, une déclaration par l’hôpital où est soigné le malade est obligatoire auprès de la Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales (DDASS). La Listeria est transmise au Centre National de Référence (CNR) des Listeria (Institut Pasteur) qui détermine le sérovar, le lysovar et le pulsotype. Un foyer épidémique est déclaré quand 3 personnes au moins sont infectées par la même souche. Dans le même temps, l’Institut de Veille Sanitaire (IVS) fait procéder à un complément d’enquête sur les habitudes alimentaires des patients par les DDASS. Les Administrations chargées des dossiers que sont la Direction Générale de l’Alimentation (DGAL), la Direction Générale de la Santé (DGS), la Direction Générale de la Concurrence, de la Consommation et de la Répression des Fraudes (DGCCRF) ainsi que l’Agence Française de la Sécurité Sanitaire des Aliments (AFSSA) sont informées de la situation. Quand un risque sanitaire est confirmé, il devient obligatoire de retirer les produits incriminés encore en circulation et d’informer les consommateurs du risque lié à la consommation de ces produits qu’ils sont susceptibles de détenir chez eux. p) Les mesures correctives - retrait par le professionnel du lot ou de toute la production en circulation dans les filières de

distribution - rappel du produit sous le contrôle des services officiels avec information du consommateur par

l’administration - application des mesures correctives dans l’établissement producteur concerné - éventuellement décision de fermeture de l’entreprise par l’administration (au moins temporairement)

en vue d’un nettoyage ou d’une désinfection approfondis. La cellule de crise qui regroupe l’IVS, l’Institut Pasteur, la DGS, la DGCCRF, la DGAL, l’AFSSA se réunit et ajuste les mesures à prendre en fonction des résultats de l’enquête. Si l’entreprise avait été fermée, les modalités de réouverture sont fixées dans le cadre de discussion concertée. Une information de nos partenaires européens est prévue si le produit a été diffusé dans les pays membres de la CEE.

Mise en place d’une cellule de crise

IVS – CNR – DGS – DGAI - DGCCRF

Examen questionnaires alimentaires envoyés par la DDASS

Déclenchement de l’alerte par l’IVS

DGCCRF / DDCCRF Enquête sur lieux d’achat Identification du

produit incriminé

DGAI /DSV Enquête réfrigérateurs des

malades Etablissements de production

Retrait de la commercialisation selon les

résultats de l’enquête DSV (produit potentiellement

contaminé sur le marché)

Communiqué de presse - si retrait de la

commercialisation et/ou - si nécessité d’avertir les

consommateurs en période d’incubation

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Dans le tableau ci-après figurent quelques données, forcément sous-estimées, transmises par les services vétérinaires à la DGAL. Ainsi le nombre de foyers de TIAC oscille entre 400 et 500 par an et touche environ entre 7000 et 10 000 personnes. Les TIA à Salmonella restent les plus nombreuses (déclarées) et augmentent en ce qui concerne les foyers familiaux.

1998 1999 Nombre de foyers 381 409 Nombre de malades 5587 5924 Nombre d’hospitalisés 695 329 Salmonella 105 83 Staphylococcus 62 60 Anaérobies sulfito réducteurs 13 17 Clostridium botulinum 4 1 Histamine 12 19 Dynophysis 1 5 Campylobacter 0 2 Autre 12 4 Inconnu 172 218

L’incidence de la Listeria rapportée par la DGAL entre 1986 et 1998 est reportée sur la figure suivante :

années cas sporadiques

cas épidémiques

1986 8111987 6611988 6151989 3871990 3061991 3871992 458 2761993 449 381994 3361995 301 371996 2201997 228 141998 230

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

cas sporadiques

cas épidémiques

Conclusion Listeria monocytogenes est un germe « à problème » en hygiène alimentaire. Sa très large distribution dans la nature rend illusoire son éradication. Il faut donc diminuer et maîtriser les sources de contamination, intégrer la maîtrise du risque à toute la chaîne de production ( de la matière première au consommateur). Tous les acteurs de la filière agro-alimentaire sont concernés. Les consommateurs doivent être informés du risque lié à la consommation de certains produits à probabilité de contamination élevée (femmes enceintes, personnes âgées, malades etc). Le système HACCP doit être constamment sollicité pour mettre en place des démarches et systèmes de contrôle, de nettoyage et de désinfection avec la plus grande efficacité.

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Les aliments sont classés en 4 catégories : 1) les aliments crus 2) les aliments crus chauffés dans des conditions non listéricides (saucisses fermentées, fromages au lait

cru..) 3) les aliments traités listéricidiquement mais recontaminés fromages, viandes tranchées etc) 4) les aliments traités listéricidiquement par chauffage puis emballés les consommateurs sont généralement résistants à la plupart des souches de Listeria rencontrées dans les aliments. Le guide suivant est proposé pour maîtriser le risque : 1) éviter de consommer des aliments crus (fromages au lait cru, poissons fumés, coquillages crus, tarama,

surimi etc) ou mal cuits. Préférer le lait pasteurisé, UHT, les fromages pasteurisés, ceux à pâte cuite comme le gruyère, les fromages fondus. Eviter de consommer des graines de soja germées. Il est aussi conseillé d’éliminer la croûte des fromages, de laver les légumes

2) éviter les contaminations croisées entre aliments crus et cuits au cours de la préparation et du stockage. Après manipulation d’aliments crus, se laver les mains et nettoyer des ustensiles qui ont été en contact avec ces aliments. La contamination peut également provenir de l’environnement du produit alimentaire. La bactérie est ubiquitaire et les aliments peuvent être contaminés par contact avec leur environnement..

3) recuire et / ou réchauffer les aliments. Respecter scrupuleusement les règles habituelles d’hygiène : les restes et les plats cuisinés doivent être réchauffés efficacement avant consommation. Listeria peut contaminer des produits qui subissent une cuisson lors de leur fabrication : il s’agit pour l’essentiel des produits de charcuterie (abats, aliments en gelée, rillettes). Laisser les micro-ondes pénétrer dans le produit. Il est recommandé de bien cuire les aliments crus d’origine animale ; les steaks hachés doivent être cuits à cœur

4) éviter les pâtés et les fromages affinés ou non (Camembert, Brie). Le risque lié à la consommation des fromages frais est réduit.

5) les végétaux crus (légumes, herbes aromatiques) doivent être lavés avant consommation. 6) la DLC doit être respectée 7) les aliments doivent être préparés en suivant les recommandations des fournisseurs 8) maintenir le réfrigérateur propre ainsi que le plan de travail (désinfection avec l’hypochlorite de

sodium) 9) entreposer les produits périssables dans la zone la plus froide du réfrigérateur (t° < 5°C) 10) éviter de garder des aliments périssables plus de 3 jours au frigo.

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III - 5 - 4. Escherichia coli E.coli est un hôte normal de l’intestin de l’homme, dans les fécès son nombre est voisin de 106 - 107 par gramme. Certains types d’Escherichia coli peuvent provoquer des troubles digestifs : ce sont les Eschericia coli entéropathogènes. Leur implication a été démontrée dans certaines gastro-entérites, notamment dans les diarrhées infantiles et dans la “diarrhée des voyageurs” ou « tourista ». Si les Escherichia coli des diarrhées infantiles (Escherichia coli G.E.I.) étaient bien connus depuis 1940, ce n’est qu’une trentaine d’années plus tard qu’ils seront reconnus responsables de diarrhées sévères et de toxi-infections chez l’homme. Deux types de souches sont actuellement décrites : d’une part des souches entérotoxinogènes capables d’excréter soit une entérotoxine thermostable (fraction ST), soit une entérotoxine thermolabile (fraction LT) ; ces germes doivent, pour manifester leur pouvoir pathogène posséder des structures d’adhérence de type pili dont la production est codée par une plasmide (CFA I et II). D’autre part, il existe des souches invasives provoquant des diarrhées aigues, avec fièvre, myalgies et frissons. Parmi les sérotypes, les plus souvent responsables de cette maladie, on peut signaler 0 25, 0 27, 0 111, 0 115, 0 124, 0 157.Ces bactéries envahissent les cellules épithéliales du colon et provoquent une diarrhée ressemblant à une shigellose. Des complications au niveau du tractus urinaire sont parfois associées à cette TIA. E.coli O157:H7 isolé à partir de nombreux produits alimentaires provoque une colite hémorragique sévère. Cet E. coli vérotoxinogène a été trouvé dans la viande mal cuite et certains produits laitiers. Depuis une dizaine d’années un nombre croissant d’épidémies ou endémies associées à des Escherichia coli vérotoxinogènes est décrit en Amérique du Nord (Etats-Unis et Canada) et en Grande Bretagne. Dans un village de ce pays la bactérie a été à l’origine d’une vingtaine de cas dont certains mortels par suite de consommation de viande issue d’une même boucherie. Le sérotype O157 :H7 y est fréquemment identifié et on estime à plus de 20000 par an le nombre de personnes contaminées dans ces trois pays. Au Japon une épidémie a affecté 10000 personnes durant l’été 1996 ; elle a fait plus de 10 victimes. La recherche de ces bactéries passe par leur isolement suivi d’un sérotypage « classique » par agglutination sur lame. Les milieux d’isolement font aujourd’hui appel à la mise en évidence simultanée d’activités enzymatiques (β-D glucuronidase et β -D galactosidase) à partir de substrat adaptés libérant au cours de leur hydrolyse un composé chromogène. E. coli possède à 44°C ces deux activités. Les réponses obtenues sur le milieu Rapid E.coli de Biorad à 44°C sont présentées ci-dessous :

Coliformes E.coli

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III - 5 - 5. Yersinia enterocolytica L’infection causée par cette bactérie est qualifiée de yersiniose : la forme la plus commune est une gastro-entérite et ce sont les enfants qui sont plus sévèrement affectés avec des douleurs abdominales intenses, diarrhée, vomissement et fièvre (pseudo-appendicite). Des syndromes plus sérieux comme une septicémie, une méningite, une polyarthrite ou une adénite, peuvent subvenir. La mortalité reste rare et les signes cliniques disparaissent généralement au bout de 48 heures. Le plus souvent ce sont des aliments, et en particulier le lait, les produits laitiers, les coquillages, les viandes et les volailles qui sont impliqués dans cette maladie. Seules certaines souches sont pathogènes. Ce microorganisme psychrophile est très sensible à la chaleur et est facilement détruit par cuisson ou pasteurisation. Dans un milieu entreposé à 7°C, une centaine de cellules contaminantes donnent après 10 jours 107 germes par g. III - 5 - 6. Campylobacter jejuni (ou Vibrio fetus) La campylobactériose est une maladie d’origine alimentaire très répandue. Aux Etats-Unis, cette maladie est plus fréquente que salmonellose et shigellose réunies. Les symptômes vont de l’entérite insignifiante à l’entérocolite grave associée parfois à une méningite ou une arthrite. Cette infection d’une durée moyenne de 2 à 3 jours peut parfois persister plusieurs semaines. Cette bactérie est un hôte intestinal normal de très nombreux animaux ; dans les fécès de poulet ou de dinde il n’est pas rare d’en rencontrer plus de 106 par gramme. Ainsi environ 30 % des volailles non cuites, et jusqu’à 10 % des viandes crues sont contaminées par ce germe ou par Campylobacter coli. De la sorte, ce sont des aliments d’origine animale mal cuits qui sont le plus souvent mis en cause dans l’infection humaine. Ce genre sensible aux traitements thermiques ne se multiplie pas en dessous de 30°C. III - 5 - 7. Shigella dysenteriæ , S. sonnei , S. flexneri , S. boydii Leur fréquence de contribution aux maladies liées à la consommation d’aliments est respectivement de 2 , 31 , 3 et 65 %. Dans le Sud Est asiatique il se produit plusieurs millions de cas par an de dysenterie bacillaire avec environ 1 million de décès par an, alors que 500 000 cas sont répertoriés aux USA avec 5000 décès. La dose infectante est de quelques dizaines de cellules et l’eau reste le vecteur primaire. Shigella dysenteriæ est un hôte de l’intestin de l’homme et des primates. Elle provoque une maladie infectieuse caractérisée par une invasion de la muqueuse du colon sans atteinte du tissu sous-muqueux. Deux entérotoxines sont excrétées par Shigella dysenteriæ et S. flexneri, ces toxines étant cytotoxiques pour l’entérocyte. Les différentes étapes de cette physiopathologie sont bien connues : 1) adhésion : reconnaissance de structures entérocytaires réceptrices par les adhésines microbiennes 2) invasion : les structures protéiques bactériennes ou invasines sont analogues à certaines protéines de surface avec des séquences R-G-D. Parfois c’est une même protéine qui joue ces deux rôles. 3) croissance intracellulaire : si deux à trois Shigella ont pénétré dans une cellule, elles se multiplient sans phase de latence et au bout de 4 heures leur nombre est voisin de 400. A titre de comparaison un phénomène de pénétration de deux Salmonella typhimurium ne se traduit , au bout de 5 heures, que par une multiplication intracellulaire aboutissant à la formation de 10 bactéries par cellule.

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bactérieinvasineintégrine ß

intégrine

membrane cellulaire

taline

vinculine

actinineF actine

cytosquelette

15 n

m

III - 6. Conclusion De très nombreuses enquêtes ont été réalisées pour déterminer les causes des maladies microbiennes liées à la consommation d’aliments, mais aussi pour connaître leur importance et leur coût dans une Société. Les causes de ces maladies peuvent résulter : 1 - De risques liés à la préparation des produits alimentaires. A ce niveau il faut signaler que les produits d’origine industrielle qui représentent actuellement la plus grande partie de notre alimentation ne sont que rarement impliqués. Ce sont surtout la restauration et la cuisine familiale qui sont les plus souvent à l’origine de ces maladies. Dans ces conditions, il apparaît que ce sont dans l’ordre : une réfrigération insuffisante, une préparation trop à l’avance, une cuisson insuffisante, des manipulations non hygiéniques par des personnes malades ou porteuses de germes, un réchauffage inadéquat, la présence de produits crus contaminés dans des plats non cuits et le nettoyage insuffisant qui sont responsables de la présence et/ou de la prolifération des microorganismes. Au niveau industriel, la plupart des toxi-infections résultent de la contamination des matières premières ou de défauts de traitements et d’emballage. 2 - De risques liés à la conservation et à l’entreposage. Parmi les nombreux facteurs qui sont à prendre en considération au cours de cette opération (durée, nature de l’aliment, type de traitement technologique de conservation, activité de l’eau, pH, nature de l’emballage, nature et nombre de microorganismes contaminant), c’est la température qui joue le rôle le plus important. Ainsi, il faut que les produits alimentaires au sein desquels des microorganismes sont susceptibles de se développer soient conservés à des températures pour lesquelles ce développement est ralenti, voire impossible, c’est-à-dire moins de 2°C ou à plus de 60°C. Dans ce dernier cas, il ne peut être envisagé de conservation de longue durée en raison de contraintes technologiques mais aussi en raison de modifications physico-chimiques rapides (réaction de Maillard par exemple) que subit le produit. Quoi qu’il en soit, ces deux températures doivent être appliquées le plus rapidement possible au produit alimentaire qui vient d’être préparé. Rappelons ici, que parmi les bactéries responsables de toxi-infections, certaines sont capables de se développer à des températures voisines de 10°C, voire de 3 à 4°C (Yersinia, Listeria ). Par ailleurs, dans

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ces conditions d’autres germes peuvent être à l’origine d’altérations diverses (Alcaligenes, Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium ). L’activité de l’eau de certains types d’aliments, comme les produits déshydratés, leur confère une grande stabilité microbiologique. Il est alors nécessaire d’éviter la réhydratation de ces produits car certains microorganismes pourraient cultiver et dans le cas où il s’agit de levures et moisissures les risques d’apparition de mycotoxines deviennent prépondérants. Il faut enfin signaler que des innovations technologiques comme les emballages sous vide ou de la cuisine sous vide peuvent contribuer, si par exemple les conditions requises de température d’entreposage ne sont pas respectées, à l’augmentation de fréquence d’un type donné de maladie microbienne. 3 - Des nouvelles habitudes alimentaires. Ces nouvelles habitudes font appel à la cuisine collective, à la consommation de produits crus ou mal cuits, à la consommation de produits « «bio », à l’utilisation de plats pré-cuisinés, etc… Il importe donc que nos aliments tendent de plus en plus vers une excellente qualité microbiologique et plus particulièrement vers une qualité hygiénique irréprochable. Pour ce faire il existe, en plus de l’éducation nécessaire des “cuisiniers domestiques et industriels” mais aussi des consommateurs, des moyens technologiques nombreux et variés : traitements thermiques (pasteurisation, stérilisation), radiations ionisantes, abaissement de l’activité de l’eau, réfrigération, congélation, mode de conditionnement, produits chimiques souvent qualifiés de conservateurs (nitrites, sorbate, acides divers, etc). Par ailleurs, il existe des méthodes d’analyses microbiologiques qui permettent aux industriels de se conformer à la réglementation, d’éviter la contre publicité en cas d’accident, de gérer la qualité en cours de fabrication et enfin de prévenir les intoxications alimentaires. Enfin, il faut signaler que des concepts récents, comme celui du contrôle des points critique ou de l’analyse du risque (méthode HACCP) tendent vers des réalisations de produits alimentaires avec “zéro défaut”. Les démarches fondamentales à satisfaire pour maîtriser les risques liés aux TIAC peuvent être par exemple énoncées de la façon suivante : Aliment : contrôle et inspection des matières premières (température, microorganismes, composition etc. en fonction d’un cahier de charges ). Lavage éventuel des légumes ou végétaux à consommer crus. Propreté : nettoyage et désinfection rigoureux, ateliers ou cuisines ordonnés, concept des locaux, surfaces etc., poubelles fermables et fermées etc. Personnel : éducation des règles d’hygiène, lavage des mains, bonnets - gants etc. Eau : contrôle et maîtrise de la qualité microbiologique de l’eau Réfrigération : refroidissement rapide et immédiat des produits cuits à consommation différée: vitesse de refroidissement au moins de 80 à 10 °C en 2 heures Température : bon chaud et remontée en température rapide : 1 heure et maintien au moins à 65°C des aliments cuits refroidis et à consommer chauds . La zone tiède ( 20 - 45°C ) est à éviter Décongélation totale à 4°C pour les denrées animales, ne pas dépasser 6°C . Eliminer les exsudats. La décongélation doit être complète avant cuisson. Ne pas recongeler. Utiliser des systèmes rapides (µondes) Organisation : respecter la “marche en avant “ : interdire tout croisement entre le circuit sain et le circuit souillé, protéger systématiquement les aliments (conditionnement précoce etc) Préparation : éviter des préparations de trop grandes quantités qui “attendront” Assainissement : barèmes de pasteurisation, stérilisation, cuisson adaptés. Utiliser du matériel performant et réaliser des contrôles de l’efficacité de l’opération

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Arrêté Ministériel du 9 mai 1995 : réglemente l’hygiène des aliments remis directement au consommateur. Système HACCP : 1) déterminer des sources de dangers éventuels 2) identifier parmi les points qui ont été mis en évidence ceux déterminants pour la sécurité des

aliments 3) définir et mettre en œuvre les moyens de maîtriser ces points 4) définir et mettre en œuvre les procédures de suivi efficaces

Le système HACCP est associé à la mise en œuvre de système de gestion de la qualité tels que mentionnés dans les normes de la série ISO 9000. La directive v93/43/CEE recommande l’élaboration de Guides de Bonne Pratique ou encore des démarches HACCP

Les Guides de Bonne Pratique (GMP) sont élaborés par les organismes professionnels pour les professionnels (ex syndicat des Pâtisseries pour les pâtissiers) ; il s’agit d’une sorte d’HACCP pour la profession. Les GMP ont 2 objectifs : - mettre en place un système proportionné aux risques sanitaires encourus dans le secteur concerné - responsabiliser les professionnels dans leur démarche de maîtrise des risques. Les Bonnes Pratiques d’Hygiène comprennent l’entretien des locaux et équipements, le nettoyage, la désinfection, la maîtrise des chaînes du froid et du chaud, l’hygiène du personnel. Arrêté Ministériel du 3 avril 1996 : stockage en entrepôts Arrêté Ministériel du 28 mai 1997 : transformation des végétaux Arrêté Ministériel du 29 septembre 1997 : hygiène dans la restauration sociale Arrêté Ministériel du 20 juin 1998 : transport des aliments HYGIENE DES LOCAUX Par leur concept (dimensions, agencement, etc), les locaux doivent permettre la maîtrise des Bonnes Pratiques d’Hygiène ; prévenir la contamination croisée entre et pendant les opérations entre denrées, équipements, matériaux, eau, aération, personnel, et source de contaminations extérieures. Deux grands principes :

1) Séparer secteur propre / secteur souillé. Eviter les circulations d’un secteur à l’autre ; sinon prévoir un sas de nettoyage. Identifier les circuits de personnels.

2) Marche en avant (locaux et postes de travail permettant une progression continue des opérations). Individualiser les points générateurs de déchets ou sous-produits.

3) Identifier et séparer zone chaude et zone froide. Identifier les zones avec températures « obligatoires ». Regrouper les zones froides entre elles et idem avec les zones chaudes. Analyser les possibles transferts chaud-froid .

4) Faciliter le nettoyage (murs lisses, sols antidérapants avec siphons, matériels avec norme NF Hygiène Alimentaire).

5) Assurer la prévention des contaminations (empêcher pénétration des insectes, assurer l’encadrement dses visiteurs, filtrer l’air, etc)

Directive 93/43/CEE relative à l’hygiène des denrées alimentaires

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HYGIENE DES DENREES ALIMENTAIRES L’entreprise doit utiliser des produits sains et protégés (emballés) . A l’arrivée : contrôler la température , l’intégrité de l’emballage, l’étiquetage (date limite d’utilisation : DLU) Eviter les apports microbiens, limiter la prolifération microbienne, éviter la sur-contamination (veiller à la destruction de germes, spores, toxines,…). La prolifération est fonction de la composition, du pH, du rH, de l’aw, de la température, de l’HR, de la composition de l’atmosphère). Respecter la chaîne du chaud (à 65°C et plus : aucun risque jusqu’à consommation si la température reste supérieure à cette valeur : consommation le jour même) Respecter la chaîne du froid : l’entreposage doit être continu à température constante (0 à +7°C en réfrigération ; -12 à –20°C en congélation) La réfrigération doit être continue : la rupture de la chaîne du froid entraîne des multiplications de germes.

Températures °C Denrées alimentaires 0 à 2 Poissons, mollusques, crustacés 3 Viandes découpées, charcuterie, abats, plats cuisinés 4 Volailles, gibiers, lapins, lait cru 6 Charcuterie en gros, lait pasteurisé, yaourts, crème non stérilisée,

fromages (frais, à pâte molle ou persillée, œufs réfrigérés 7 Viandes en carcasses ou en quartiers 10 Légumes 15 Fromage à pâte pressée ou cuite

La congélation suppose du produit une qualité saine et marchande au moment de la congélation, une préparation rapide pour minimiser les modifications (biochimiques, chimiques, organoleptiques, microbiologiques), une mise en œuvre d’un procédé permettant d’atteindre rapidement la température définie, un maintien à cette température (égale ou inférieure à –18°C), être livré au consommateur avec son emballage et étiquetage sans rupture de la chaîne du froid. La congélation de plats cuisinés doit suivre immédiatement leur refroidissement après cuisson.

Température °C Denrées alimentaires -20 Glaces, crèmes glacées -18 Produits d’origine animale, de la pêche, plats cuisinés -14 Beurre, crèmes -12 Ovoproduits, abats, lapins, volailles -10 Viandes

Des produits restent toujours potentiellement dangereux (œufs et ovoproduits, le lait et produits laitiers, la viande (hachée surtout) et les abats, les volailles, les poissons et produits de la mer et d’eau douce).

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HYGIENE DU PERSONNEL Santé Eviter les personnels malades (porteurs de germes, lésions cutanées aux mains et avant-bras : port de gants obligatoire). Le risque augmente avec le nombre de manipulations. Propreté vestimentaire et corporelle Tenue de travail correcte et vestiaire aménagé (coiffe, calot : charlotte, chaussures, bottes ou sur-bottes, vêtements clairs et propres, blouses). Hygiène personnelle nécessaire, lavage régulier des mains et en sortie des toilettes ou après une opération salissante ; prévoir un lave-main à commande non manuelle. Hygiène comportementale Eviter les manipulations intempestives, ne pas manger, ne pas fumer, ne pas goûter les aliments avec les mains, éviter les cris et « parlottes » inutiles, éviter les gestes inutiles. Pour le lait, les contaminations se produisent aux points critiques suivants :

Exemple : la laiterie Le lait doit être réfrigéré au plus tard 2 heures après la traite à 4°C au maximum. C’est l’entreprise de transformation qui est responsable des points critiques chez le producteur. Le locaux en fromagerie doivent être fonctionnels et répondre au schéma suivant :

mamelle

Peau des trayons

Mammite trayeur

Mains Vêtements Murs et sols du lieu de traite

Air

Multiplication dans la trayeuse Mains

Air, eau ustensiles

Multiplication dans Le tank plein ou vide

Eau de lavage

lait

Sas

fromage

fabrication affinage

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En France (et pour certains thèmes à l’international) 1) L’AFSSA (agence française de sécurité sanitaire des aliment) évalue les risques en s’appuyant sur des comités d’experts. Pierre Besançon (Biotechnologies), Jean-Louis Cuq (Arômes, Additifs, Auxiliaires technologiques), Nathalie Gontard Professeur à l’IUT et ancienne ISIM (Matériaux au contact des denrées alimentaires) en font partie. L’évaluation concerne l’ensemble de la chaîne alimentaire, de la matière première au consommateur. L’agence n’a pas pouvoir de contrôler directement, les ministères décidant de la réglementation, des autorisations ou interdictions. http://www.afssa.fr Il existe sur ce site l’organigramme du système français de prévention de l’ESB : http://www.afssa.fr/dossier_esb.htm 2) La DGAL (direction générale de l’alimentation) du Ministère de l’agriculture, de la pêche et de l’alimentation s’appuie sur les Services Vétérinaires Départementaux, les Services régionaux de la protection des végétaux, les Directions régionales de l’agriculture et de la forêt. Elle exerce les compétences du ministère pour maîtriser et promouvoir la qualité et la sécurité des productions animales, végétales et alimentaires et pour le bien-être des animaux. http://www.agriculture.gouv.fr/accueilv4f.htm La DGAL propose des rubriques spécifiques sur des thèmes donnés : Pour Listeria : http://www.agriculture.gouv.fr/alim/secu/listeria/somm_listeria.htm Pour les dioxines : http://www.agriculture.gouv.fr/actu/enun/dioxinesommaire.html 3) Les SVD (services vétérinaires départementaux) organisent des contrôles permanents ou inopinés, gèrent des plans de surveillance. En conformité avec la norme européenne EN 45004 relative aux organismes d’inspection http://www.agriculture.gouv.fr/mini/depa/welcome.html 4) L’InVS (institut de veille sanitaire) du Ministère de la santé a été créé en 1998. Sa mission est de surveiller en permanence l’état de santé de la population française (surveillance épidémiologique, évaluation des risques, observation de la santé) et de suivre son évolution. http://www.mps-sante.fr/ Il existe des bases de données dont les contenus concernent :

- les relations aliments – nutrition – intoxications alimentaires. http://www.chu-rouen.fr/ssf/alimentfr.html - la sécurité alimentaire en Europe http://europa.eu.int/comm/food/fs/intro/index_en.html Le Centre Européen de Prévention des Risques (CEPR) http://www.cepr.tm.fr/fr/observatoire/index.asp - la sécurité alimentaire des plantes transgéniques http://www.cnrs.org/SDV/pascal.html http://www.pasteur.fr//infosci/biblio/actuogm.html - l’ESB http://www.inra.fr/Internet/Produits/securite-emballage/pagefr.html#

Quelques sites internet utiles en STIA

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- Listeria - avec l’Institut Pasteur de Paris

http://www.pasteur.fr//infosci/biblio/internet/dossiers/lister.html

- avec l’Institut Pasteur de Lille http://www.pasteur-lille.fr/France/expert/env/sermha/sermha.html - la normalisation au travers de l’AFNOR (Ministère de l’industrie) http://www.afnor.fr/ Les normes relatives à l’industrie agro-alimentaire http://normessenligne.afnor.fr/cgi-bin/normesenligne.storefront/984508681/EXT/RechercheGuidee/0/1914/0 - la normalisation au travers de l’ISO (International standard Organization) http://www.iso.ch/ Les normes dédiées à l’alimentation sont dans la catégorie 67 http://www.iso.ch/catf/67.html Les normes ISO 9000 et ISO 14000 sont décrites sur le site : http://www.iso.ch/9000f/voyage.htm - La normalisation au travers du CEN (Comité Européen de Normalisation) http://www.cenorm.be/

Au niveau international L’OMS (organisation mondiale de la santé, WHO) et son programme sécurité des aliments http://www.who.int/fsf/ La FAO (Food and Agriculture Organization) Le Codex Alimentarius (code alimentaire) est la référence mondiale pour les consommateurs, les producteurs de denrées, les organismes nationaux de contrôle et le commerce international des aliments http://www.fao.org/docrep/w9114f/w9114f00.htm La Commission du codex sera bientôt disponible en français http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/ECONOMIC/ESN/codex/default.htm Evaluation du risque microbiologique dans les aliments : http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/ECONOMIC/ESN/raexpert.htm

Aux USA FDA (Food and Drug Administration) http://www.fda.gov/hometext.html Food Safety and Inspection Service http://www.fsis.usda.gov/ The Food Safety Consortium http://www.uark.edu/depts/fsc/ Food Safety and Nutrition information http://ificinfo.health.org/infofsn.htm The National Food Safety Database http://www.foodsafety.org/ Consumer Food Safety Resource Page http://foodsafety.wsu.edu/

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 59

IV . Les mycotoxines De très nombreuses revues et publications sont consacrées à ces molécules. Parmi celles-ci, il est possible de signaler : • Moisissures Toxiques dans l’Alimentation (1974) - 471 p - Cl. Moreau - Masson Ed., Paris • Mycotoxins and food safety , Food Technology , may 1986 , 59-66 , • Food Technology 1994 • Memorial Symposium on Mycotoxins , JAOCS , 1981 , 927A-1022A Les mycotoxines de structure chimique très variée sont des exotoxines produites par des champignons inférieurs quand les conditions de croissance sont satisfaites en particulier l’aeau, le pH et la température. Non contagieuses, elles ne provoquent pas de réaction immunologique chez les malades. Une espèce de moisissure donnée peut synthétiser plusieurs mycotoxines et une mycotoxine donnée peut être synthétisée par plusieurs espèces ou genres de champignons. Par ailleurs, la production de la toxine dépend aussi de la souche. Il existe ainsi des souches toxinogènes et d’autres non (60 % des Aspergillus flavus sont non toxinogènes). A l’heure actuelle plus de 150 mycotoxines ont été identifiées. Les mycotoxicoses peuvent être classées selon leur cause (classification étiologique) ou selon leurs syndrômes (classification nosologique). On connaît des hépatotoxicoses, des néphrotoxicoses, des neurotoxicoses, des dermatotoxicoses etc. Il existe aussi des toxines à activité œstrogène ou photo-sensibilisantes ou encore abortives. Le métabolisme primaire des moisissures est identique à celui des autres êtres vivants tandis que leur métabolisme secondaire très important et très varié dépend de la souche considérée, ce qui conduit à une grande diversité de mycotoxines. Les différentes voies de la biosynthèse des mycotoxines sont extrêmement nombreuses. La voie des polycétoacides reste cependant la plus commune . Il est possible de classer les mycotoxines selon la structure de laquelle elles dérivent: • dérivés du glucose : acide kojique • dérivés d’acides aminés : acide aspergillique ( leu, ile), fumitremorgènes (trp , pro), gliotoxine (phe, ser), roquefortine (trp, his), slafranine (lys), sporidesmines (trp, ala, cys) • dérivés d’acides aminés et de mévalonate : ergotamine, acide cyclopiazonique • dérivés des polycétoacides : aflatoxines, acide pénicillique, citrinine, patuline, rubratoxines, stérigmatocystines, zéaralénone • dérivés des polycétoacides et d’acides aminés : ochratoxine A, cytochalanase, érythroskyrine • dérivés des terpènes (voie de l’acétate via le mévalonate) : trichothécènes

Les aflatoxines – Historique & Structure La découverte de la plupart des mycotoxines date des années 60. Ainsi la découverte de l’aflatoxine en 1960 en Angleterre est le résultat de l’enquête liée à la mort de 100 000 dindes ayant consommé des graines d’arachide importées d’afrique. Des aliments soupçonnés fut isolé Aspergillus flavus et la toxine produite par le microorganisme a été appelée A(spergillus) fla(vus) toxine.

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Quatre principales toxines sont actuellement décrites (B1, B2, G1, G2), et certains de leurs dérivés possédant encore un pouvoir toxique se retrouvent dans des produits comme le lait d’animaux ayant consommé des végétaux contaminés (aflatoxines M1 et M2 par exemple).

currentpoint

currentpoint

O

O

O

O O

OCH3

O

O

O

O O

OCH3

O

O

O O

O

OCH3

O

O

O O

O

OCH3

O O

G2G1

B2B1

Il s’agit de coumarines substituées qui sont hépatocarcinogènes. Leur toxicité est plus grande chez les mâles que chez les femelles et les effets sont plus importants dans le cas de sous alimentation protéique. Chez le rat mâle la DL50 est, en toxicité aigüe, de 10 mg par kg. Les effets carcinogéniques résultent d’un effet sur l’ADN (molécules intercalantes) et d’un turn-over hépatique extrêmement lent, ce qui se traduit par une accumulation dans le temps avec, à un moment donné, atteinte d’un seuil déclenchant. Stabilité & Inactivation Ces molécules sont insensibles à l’ébullition et un autoclavage de 4 heures à 121°C réduit mais ne détruit pas leur nocivité. L’hypochlorite de sodium à 5% et les agents oxydants sont à utiliser pour décontaminer les équipements de laboratoire ou industriels .Les traitements alcalins (NH3 sous pression par exemple) permettent d’inactiver ces toxines par ouverture du pont lactone, les dérivés formés n’étant plus hépatocarcinogènes. Production La toxine peut être produite par Aspergillus flavus ou A. parasiticus dans des graines (riz, soja, coton, arachide, blé, etc. ) et dans les produits dont la teneur en eau est supérieure à 15-17% (aeau supérieure à 0,75). Sa teneur est généralement inférieure à 5 µg / kg, mais il n’est pas rare de trouver des graines dont la teneur est voisine ou supérieure à 100 µg/kg. Ces aflatoxines, comme la plupart des autres mycotoxines, sont analysables, après extraction par des solvants, en une dizaine de minutes par HPLC sur des phases stationnaires du type C18 ou par ELISA.

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Les principales mycotoxines susceptibles d’être présentes dans les aliments sont indiquées dans le tableau ci-après . ___________________________________________________________________________________________ Mycotoxine Moisissures Aliment Syndrômes formule chimique responsables ___________________________________________________________________________________________ Ergotamine Claviceps seigle gangrène des extrémités purpurea

currentpoint

currentpoint

N

N

O NH

CH3

N

O

N

O

CH3 OH

CH2

H

O

Aflatoxines Aspergillus arachide syndrômes flavus céréales hépatiques A. parasiticus

currentpoint

currentpoint

O

O

O

O O

OCH3

B1

Ochratoxines A. ochraceus maïs syndrômes P. viridicatum orge hépatiques et rénaux

currentpoint

currentpoint

CH2 CH

COOH

NH C

O

OH

Cl

OO

CH3

Zéaralénone Fusarium maïs syndrômes graminearum aliments oestrogénétiques

currentpoint

currentpoint

O

O

OOH CH3

OH Citrinine P. citrinum orge syndrôme seigle néphrotique

currentpoint

currentpoint

O

O

COOH

OH

CH 3

CH3 CH 3

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 62

Patuline A. clavatus pomme neurotrope - syndrôme P. expansum jus de pomme cutané (sarcome de la peau) P. expansun blé cancérigène

currentpoint

currentpoint

O

O

OH

O

Sporidesmine Pithomyces herbe eczéma par chartarum phososensi- bilisation

currentpoint

currentpoint

NN

N

OHOHCl

OCH3

OCH3 CH3

SS

O

CH3

CH3O T2 toxine Fusarium céréales leucopénie tricirctum

currentpoint

currentpoint

CH3

CHCH3

CH2C

O

O

O

CH3

CH2

OCOCH3

OH

OCOCH3

O

roquefortine Penicillium Fromage hépatotoxique roqueforti

currentpoint

currentpoint

N

NH

NN

N

HCH3

CH3

CH 2

H

O

Parmi les principales autres mycotoxines, il est encore possible de citer : mycotoxine moisissure signes cliniques émodine Aspergillus wentii diarrhéique acide kojique Aspergillus flavus convulsant fumitremorgène Aspergillus fumigatus tremblements lutéoskyrine Penicillium islandicum cancérigène époxyoptalone Penicillium roqueforti hépato et néphrotoxique vomitoxine Fusarium émétique stérigmatocystine Aspergillus versicolor hépatocancérigène

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 63

V . Principales maladies parasitaires transmises par les aliments Les 8/10 de l’humanité sont atteints de nos jours de parasitose. Un parasite peut être simplement défini comme tout organisme vivant dans sa proie sans la détruire autant que possible. Il existe des parasites facultatifs et des parasites obligatoires de surface ou internes. Généralement les parasites n’ont pas de défense ni de locomotion propres, ni par ailleurs de systèmes de recherche de nourriture : l’infestation d’un nouvel hôte impose une évolution par cycles plus ou moins complexes. Chez l’hôte, le parasite produit des effets toxiques, traumatiques qui sont fonction de leur nombre. Les défenses de l’hôte consistent en des réactions locales (sclérose, granulome) ou en une éosinophilie avec production d’anticorps sériques spécifiques. Le diagnostic des parasitoses est soit direct (recherche directe du parasite par observation microscopique) soit indirect le plus souvent par des techniques immunologiques ou des techniques dérivées. Sans entrer dans des détails, il est possible de classer les parasites en : V - 1 Protozoaires (unicellulaires)

1 . Amibes nues Amibe dysentérique (Amibiase) est provoquée par Entamaeba histolytica forme minuta dans l’intestin → kyste (organe de résistance) → selles ↓ ↓ mains forme histolytica (état général faible , pH, etc...) → pénètre dans la muqueuse et se nourrit d’hématies. Dysenterie amibienne aigüe : faux besoins (40/jours), selles afécales, malade prostré. Traitement : métrodinazole (flagyl).

2 . Flagellés • Trichomonose Pentatrichomonas hominis : intestinal Trichomonas vaginalis : vaginal • Flagellés sanguicoles et tissulaires * Trypanosomoses (Trypanosoma brucei, T. gambiense, T. rhodesiense) lymphe, sang, liquide céphalorachidien : maladie du sommeil. Hôte intermédiaire : glossine ou mouche tsé tsé. Signes : fièvre (20 j d’incubation préalables après la piqûre de glossine) Adénopathies, trypanides (taches sur le corps), céphalées, crampes, insomnies, nerf facial atteint, photophobie. Ensuite hypersomnie Traitement : avant envahissement du liquide céphalorachidien : Lomidine (IM) Après envahissement : Arsobal (IV) * Leishmanioses (Leishmania donovani , L. tropica) Soit dans les cellules du système réticulo histiocytaire, soit de la peau et des muqueuses soit des organes profonds (foie-rate...) où il fait éclater les cellules après division Hôte intermédiaire : moucheron (phlébotome) Traitement : glucantime (IM).

3 . Sporozoaires (toujours parasites) • sang : Paludisme (Plasmodium vivax, P. falciparum, P. malariae, P. ovale)

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 64

1 milliard de sujets atteints, 1 million de morts/an Cycle évolutif complexe à 2 hôtes (homme et femelle hématophage d’un moustique du genre anophèle) Lyse des hématies : fièvre → anémie hémolytique, avec splénomégalie. Signes : 7 à 10 j d’incubation, puis premier accès (frisson et froid : 1 heure, chaleur, 7 heures; sueurs : 2 heures). Accés séparés de 48 h (tierce) ou 72 h (quarts). t° de 40,5 à 41°C. Traitement : nivaquine, quinine buccale, lariam • tissus : Toxoplasmose (chat, rat → homme). Toxoplasma gondii La forme enkystée se développe, après 25 ans, chez l’homme dans le cerveau et le tissu musculaire (fièvre - maux de tête - adénites etc...). Immunologie : la présence de Toxoplasma conduit à la formation d’anticorps. V - 2 - Helminthes

1 . Plathelminthes (verts plats) A. Trématodes non segmentés et pourvus de ventouses de fixation . Nombreux sont les trématodes pathogènes pour l’homme . 1. Douves et schistomatoses de l’intestin (6 espèces) 2. Douves et schistomatoses hépatiques : Chlonorchis sinensis (parasite du chien et du chat, du porc) ver de 200 mm de long. Accumulés dans les canaux biliaires → œufs → poisson → muscle du poisson (Bothinia ) → consommation à l’état cru. Signes : vomissement, diarrhée, cirrhose. Traitement : hexachloroparaxylène (chloxyle). Parasite détruit à 50°C env. 15 minutes. 3. Douves et schistomatoses pulmonaires : Paragonimus ringeri 4. Schistosoma et bilharzioses parasites du système veineux Espèces : Schistosoma haematobium, S. mansoni, S. japonicum Signes : hématurie, sérologie pour S. hæmatobium Traitement : Ambilhar (nitrothiamidazole) S. mansoni : signes intestinaux : diarrhée sanguinolante, coliques, nausées, vomissements, soif. B. Cestodes à anneaux (segmentés), hermaphrodites, parasites du tube digestif. Trois formes parasites pour l’homme sont apportées par la consommation de viande de porc, de bœuf et de poisson (ver solitaire). Tænia saginata : vit dans l’intestin des humains et dans les muscles des bovins sous forme larvaire. Dans les chairs de bovins et porcins il est nommé cystecerus. L’absorption de ces derniers effectuée, le ver s’attache par le scolex à l’intestin et croît. Le développement sous forme de ver adulte demande 8 semaines. Des proglottides apparaissent alors dans les féces. Leur destruction dans les viandes (des cestodes en général) requiert : - un chauffage minimum de 60°C pendant 15 minutes - une congélation (- 15°C pendant 15 jours) - une immersion dans une solution hypersalée pendant 3 semaines Traitement : expulsion à la Trédémine (niclosamide) Autres cestodes : T. solium, Diphyllobothrium latum (poisson), Echinococcus granulosis et E. multilocularis. 2 . Némathelminthes (verts ronds)

Vers ronds intestinaux 1 - Ascaris, ascaridioses (1/4 de la population du monde) : mortalité infantile

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1 femelle fécondée pond 200 000 œufs /jour dans l’intestin → selles → absorbé → foie → cœur droit → poumon → réavalé → intestin Traitement : pipérazine 2 - Oxyure, oxyuriose → prurit anal, nervosisme 3 - Trichocéphale, tricocéphalose 4 - Trichine, trichinose : intestin, muscle, ( Trichinella spiralis. ) La forme enkystée de la lave est consommée avec les viandes. La forme adulte se développe dans l’intestin ; la larve passe dans le sang. Cette larve passe ensuite dans le muscle strié et redonne des kystes. Le porc est souvent le vecteur de cette maladie. La maladie peut être évitée par cuisson (60°C - 15 minutes). La forme enkystée est détruite par congélation (-15°C, 20 jours). V - 3 . Arthropodes Arachnides - Insectes - Poux - Puces - Diptères V - 4 . Poisons de coquillages et poissons Les symptômes apparaissent très rapidement après l’ingestion du coquillage ou du poisson (paralysies diverses). III - 5 . Mycoses Candidoses - Aspergilloses - Teignes - Mycoses dermiques. VI. LES VIRUS EN AGROALIMENTAIRE VI - 1 . Généralités les virus en industrie agroalimentaire Alors que la présence éventuelle de bactéries et moisissures est largement prise en compte par l’ensemble des filières dans la maîtrise des risques liés à la sécurité alimentaire d’un produit, celle de virus est encore de nos jours mal étudiée. Pourtant la présence de virus est aujourd’hui potentiellement détectable ; les sources primaires de contamination sont connues. Parmi les nombreux virus responsables de pathologies humaines et transmissibles par voie alimentaire il convient d’abord de signaler :

- le virus de l’hépatite A (HAV, virus à ARN simple). L’aliment est impliqué dans environ 10 % des cas .

- le virus de l’hépatite E - le rotavirus (ARN double brin avec capside à deux couches, culture de cellules de singe FR4K4) - l’adénovirus (responsable de gastroentérites virales: ADN double brin, culture de cellules de

colon humain HRT 18).

La contamination des aliments est souvent d’origine fécale, la plupart des virions se retrouvant dans les fécès des personnes infectées. Dans ces conditions, les produits alimentaires les plus souvent impliqués sont l’eau, les produits de la mer, les végétaux crus (salades, etc) . Il est souvent observé que certains virus sont apportés aux aliments qui ne subissent pas de traitements thermiques (cuisson, pasteurisation, stérilisation) par des manipulateurs infectés qui ne respectent pas les règles minimales d’hygiène. D’autres virus sont transmissibles par les aliments. Il s’agit entre autres de l’entérovirus, du poliovirus, de l’échovirus, des coxsackievirus A ou B, du virus de Norwalk, du calicivirus, de l’astrovirus, du réovirus, del’agent de Snow Mountain, du virus épidémique non-A non-B de l’hépatite etc. (EYLES, 1986; FINANCE et SCHWARTZBROD, 1979; GERBA, 1988; POTTER , 1973 ; MAYR,1979). La contamination d’origine alimentaire par des virus tels que ceux de l’hépatite B, de l’herpes génital ou du SIDA (syndrôme d’immunodéficience acquise) est, compte tenu de nos connaissances actuelles, fort peu probable.

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Au plan analytique, il s’agit d’un secteur d’activité de la microbiologie de nos aliments au niveau duquel l’immunoenzymologie et l’hybridation ADN(ARN)-ADN précédée d’un PCR apportent des progrès considérables. Il n’en reste pas moins que les méthodes de recherche actuelles de la contamination éventuelle des aliments par des virus pathogènes pour l’homme est délicate et longue. Il est très difficile d’attribuer à un aliment donné, compte tenu des difficultés des enquêtes épidémiologiques à mettre en place, le rôle de vecteur viral. Ainsi , seuls 10 % au plus des cas d’hépatite A recensés sont attribuables avec une bonne probabilité à une contamination d’origine alimentaire. Virtuellement, n’importe quel produit alimentaire peut servir de vecteur à des virus infectieux pour l’homme. Cependant des produits alimentaires dont l’implication à la transmission de certaines de ces maladies est fort probable ont été bien identifiés (par exemple les “coquillages comme les mollusques bivalves” ou l’eau polluée pour le virus de l’hépatite A . Dans ce cas la transmission intervient via un cycle fécal-oral dans lequel l’eau et les aliments servent de véhicules). Certains de ces virus peuvent provoquer de maladies pour lesquelles il n’existe aujourd’hui aucun traitement. Il faut signaler ici que des virus d’origine non humaine peuvent être présents dans nos aliments; leur implication dans des maladies humaines reste cependant très peu probable, de même que celle des virus pour lesquels il n’existe pas de récepteurs spécifiques dans le tractus digestif. Il faut signaler enfin qu’il n’existe pas de vaccins pour la plupart des maladies virales transmises par nos aliments. Les tissus au niveau desquels se produisent les infections virales sont essentiellement situés dans l’intestin grêle an amont du pylore et en aval de la jonction iléocéacale. Il est actuellement acquis que la dose infectante est, pour la plupart des virus, relativement faible (100 à 1000 particules virales). Dans certains cas, il a été montré que le pharynx peut être infecté par des doses importantes de virus tels que le poliovirus. Ces virus, qui sont des particules inertes dans les aliments, ont pour la plupart des dimensions comprises entre 25 et 100 nm, ce qui rend leur détection particulièrement difficile. Ils sont tous des parasites intracellulaires obligatoires et sont donc incapables de se multiplier en dehors de toute cellule vivante. La particule virale n’est généralement constituée que d’un acide nucléique (le plus souvent d’acide ribonucléique) et de protéines (capside et capsomères). Les protéines virales ont pour principales fonctions d’une part de protéger l’acide nucléique et d’autre part de conférer à la particule une grande spécificité de “reconnaissance” pour sa fixation sur les membranes des cellules pro ou eucaryotes. Parfois, il existe des protéines virales à activité enzymatique. Les virus peuvent être inactivés par de nombreux traitements physiques ou chimiques. Néanmoins ce sont les traitements thermiques de type pasteurisation qui s’avèrent les plus faciles à utiliser. L’hypochlorite de sodium, les agents oxydants, les UV possèdent des propriétés viricides. VI - 2 . Recherche des particules virales dans nos aliments Dans les méthodes “classiques”, les virus présents dans nos aliments sont généralement détectés après une liquéfaction ou une mise en suspension du produit alimentaire, suivie d’une clarification puis d’une concentration (centrifugation en présence de particules d’hydroxyde d’aluminium ou ultracentrifugation ou encore ultrafiltration sur membrane adaptée) en enfin d’une inoculation à une culture cellulaire (non utilisable pour le virus de l’hépatite A). Dans ce cas les effets des virus sont mis en évidence soit par des observations microscopiques (ECP : effets cyto-pathogènes) soit par l’observation de zones de dégénérescence dans des cultures cellulaires mono-couches. La durée totale d’une recherche de particule virale varie entre 2 et 40 jours. Les éventuelles bactéries contaminantes de la préparation peuvent être inhibées par des antibiotiques ou en présence de chloroforme ou encore par filtration sur des filtres de 0,22 µm. Parmi les nombreux travaux publiés sur ce thème il est possible de signaleur ceux de CLIVER et Coll. (1983), EWERT et PAYNTER (1980), FARRAH et Coll. (1981), FINANCE et Coll. (1981), HENDERSON et Coll. (1976), LAFRANCE et Coll. (1981), LARKIN et METCALF (1980), TIERNEY et Coll. (1980 ), WALLIS et Coll. (1979) etc.

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Les méthodes immuno-enzymatiques (EIA) sont encore peu sensibles pour recherche des virus. En effet, un virion ayant une masse voisine de 10-17 g (acide nucléique et protéine) et la sensibilité moyenne de détection des EAI étant de l’ordre de 10-9 g, le nombre minimum de virus détectables se situe aux environs de 108. Il est probable que dans les années à venir, les méthodes de détection des acides nucléiques après amplification par le système PCR permettront une recherche rapide des particules virales dans la plupart de nos aliments (EYLES, 1990). Les essais de recherche de particules virales par microscopie électronique se sont jusqu’à présents révélés négatifs. Il faut signaler enfin qu’il n’existe malheureusement qu’une mauvaise corrélation entre le nombre de bactéries indicatrices d’une contamination fécale et la présence de virus dans nos aliments (GERBA et Coll., 1979). Par contre, WENTSEL et Coll. (1982) et SIMKOVA et CERVENKA (1981) ont mis en évidence une assez bonne corrélation entre le nombre de coliphages, faciles à détecter, et la qualité bactériologique et virologique de l’eau. Il est donc clair qu’actuellement cette recherche de particules virales ne peut s’effectuer qu’avec des personnels hautement qualifiés et nécessite un ensemble de matériels très spécialisés.

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MALADIES D’ORIGINE MICROBIENNE (transmises par les aliments)

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MALADIES A RISQUES GRAVES - BACTERIES _____________________________________________________________________________________________________________________________________ Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement Botulisme Clostridium Bacille G+, sporulé, mobile, Très répandu 2 h à 6 jours (24 h en moy.) Sol, eau, Conserves de botulinum anaérobie Nausée, vomissements, tractus pH > 4,5 mal Neurotoxines A,B,C,D, Sérothérapie douleurs abdominales, intestinal des stérilisées E,F. céphalées, vertiges, animaux (asperges- thermolabiles (100°C,10min) lassitude, double vision tomates-épinards Interfèrent avec l’acétylo- constipation ; sècheresse des champignons - choline muqueuses, de la peau, de olives).Poisson Spores thermorésistantes la bouche.Perte de réflexe fumé, salaisons les toxines C et D provoquent à la lumière, ataxie, non nitritées. le botulisme chez l’animal dysphagie, dysphonie, Aliments condi- DL50 = 10-8 mg (souris) troubles respiratoires avec tionnés sous vide pH 5 à 8 paralysie.Mortalité de 50 à ou dans de t° 4 à 60°C 65 % en 3 à 10 jours l’huile ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Fièvre typhoïde Salmonella typhi Bacilles G, asporulés, Endémique 7 à 28 jours (fièvre typhoïde) Porteurs Aliments riches mobiles, aéroanaérobies, dans de nom- Malaise, céphalées, fièvre “sains” en protéines & Oxydase - Endotoxine à breuses régions anoréxie, nausées, vomissements, Fecès et urine (viandes, œufs, activité neurotrope du monde constipation, splénomégalie, des hommes Lait, poissons, Fièvres Salmonella S. typhi possède Parfois épidé- bradycardie,taches roses atteints Produits de la paratyphoïdes paratyphi A,B ou C l’antigène Vi mique sur la poitrine, perspiration, mer) Salmonella sendaï, (capsulaire) traitement : délire.Durée 1 à 8 semaines Produits Salmonella t° 10 à 65°C chloramphénicol 1 à 15 jours (fièvres paraty- Eau consommés crus choleraesuis pH 6 à 7 phoïdes) Septicémie, céphalées, fièvre perspiration, nausée, douleurs abdominales,vomissements, splénomégalie Durée de 1 à 3 sem.

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Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Dysenterie Shigella dysenteria Bacille G-, immobile Commune 7 à 48 heures ou plus Fécès de Légumes, lait, bacillaire S. sonnei (pendulaire), asporulé, Mondiale Douleurs abdominales malades Aliments liquides S. flexneri aéroanérobie, Ox-, Endémique ou fièvre,diarrhée, selles Eau Salades, S. boydii 30 sérotypes épidémique aqueuses avec sang,mucus Aliments crus. pH 6 à 7 et pus, céphalée, lassitude, t° 10 à 40°C prostration, nausée, déshydratation Mortalité élevée. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Choléra Vibrio cholerae Vibrion G-, mobile, aérobie Sporadique 2 à 3 jours Fécès et Aliments crus Biotype El Tor. Cultivé à pH 8,5.Le biotype endémique ou Déclenchement brutal. vomissures Légumes, lait El Tor est hémolytique.Ox + épidémique Vomissements. de malades Exotoxine élaborée dans Asie-Afrique Diarrhée “riziforme” Eau l’intestin grêle aqueuse avec mucus. Douleurs abodminales, déshydratation très rapide ; peau froide, tristesse, soif intense. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Brucellose Brucella melitensis Coccobacilles G-, Ox+ ou - Rare 5 à 21 jours Animaux Lait et (fièvre de (B. abortus aérobies, immobiles, Parfois Fièvre, frissons, sueur, infectés fromages Malte B. suis) capsulés endémique insomnie, faiblesse, d’ovins Pays malaises,céphalée, douleurs méditerranéens musculaires et articulaires amaigrissement. Convalescence de longue durée ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Entérite Clostridium Bacille G+, sporulé, anaérobie, Rare 6 h à 6 jours Fèces des Viandes cuites nécrosante perfringens C immobile Sporadique en Diarrhée, douleurs abdominales, animaux Poissons cuits Lécithinase - nécrotoxine Europe gangrène de l’intestin grêle, toxémie. Mortalité 40 % ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Tuberculose Mycobacterium Bacille Alcoolo Acido Résistant Rare Plusieurs semaines Sécrétions Lait cru tuberculosis (G+) Aérobie Systèmes lymphatiques respiratoires de hypertrophiés l’homme M. bovis contient des lipides cireux P.A.S. Tuberculoses pulmonaire et Sa culture nécessite plusieurs I.N.H. osseuses graves Lait des semaines Streptomycine animaux malades _________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Empoisonnement Pseudomonas Bacille G-. Ox+ Indonésie Hypoglycémie Noix de coco ou Noix de coco de Bongkrek cocovenenans Morphologie variable Spasmes graves - Mort aliments dans fermentée Forme et couleur des colonies lesquels le (incomplètement) variables avec le milieu développement Produit un acide gras (a.bongkrek) des moisissures qui interfère avec le métabolisme est incomplet des glucides. Toxoflavine __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Diphtérie Corynebacterium Bacilles G+, catalase+ ; Ox - ; Mondiale, rare 2-5 jours Homme Lait cru diphteriae Immobiles. Pleomorphes Inflammation de la sphère Air Corpuscules métachromatiques rhinopharingée. Exsudats gris ; Lait Association en palissade membranes. Frissons, fièvre, Aéro-Anaérobie. La souche malaises. Œdèmes du pharynx, toxinogène est lysogénisée. prostration, adénite cervicale Albuminurie, hématurie ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Tularémie Francisella Bacille G-, catalase+, Ox± Mondiale, rare 8 à 24 h ou plus Sang et tissus Lapin, lièvre tularensis Aérobie strict, immobile Ulcération au niveau du site d’animaux (contact) pléomorphes. Survit très bien aux de pénétration.Frisson, fièvre infectés basses températures élevée, prostation, stupeur, coma Pénètre au travers de la peau ganglions hypertrophiés et purulents. Peut être mortelle ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Anthrax Bacillus Gros bacille G+, immbile, Mondiale, rare 2 à 3 jours Animaux Viande crue ou intestinal anthracis sporulé, capsulé, souvent Fièvre, faiblesse, malaise, céphalée infectés, sol insuffisamment associés en chaînes. Catalase + insomnie, nausée, douleur abdo- cuite - charcuteries Aéro-anaérobie . Ox- minale, vomissements (avec bile et sang), diarrhée. Souvent mortel

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Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Pseudomonas Bacille G-, mobile, Ox+ mondiale, rare quelques jours Lésions cutanées Lait Pseudomonas aeruginosa Aérobie. Pyocyanine-pyoverdine Diarrhées,crampes abdominales Fécès humaines Lapin - sirops aeruginosa asporulé nausées,vomissements, Eau, sol déshydratation, cyanose. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Listériose Listeria Bacilles G+, mobiles, asporulés mondiale, rare Fièvre,céphalée, nausée, Tissus, urine Lait - produits monocytogenes Microaérophiles.Catalase+, ox-, vomissement, monocytose, ou lait des laitiers.Œufs culture en milieu hypersalé 10 % méningite, lésions externes animaux Viandes Survit à la pasteurisation septicémie, pharyngite malades Volailles Avortements ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Pasteurellose Pasteurella Coccobacille G-, catalase+, Ox- mondiale, rare Infections multiples Animaux malades Volailles multocida Aéroanaérobie. Immobile. Capsulé Forme septicémique et fécès Produits végétaux Coloration bipolaire. Pléomorphe contaminés par des fécès animales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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MALADIES A RISQUES MODERES - BACTERIES ____________________________________________________________________________________________________________________________ Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement Salmonelloses S. choleraesuis BacillesG-, asporulés, le commune, 5 à 72 h (le plus souvent 24 h) Fécès, animaux Viandes S. typhimurium plus souvent mobiles, Ox-, mondiale Diarrhée, douleurs abdominales domestiques Volailles S. heildelberg aéroanaérobies frissons, fièvre, vomissements, Les personnes Œufs S. java Glu + 100 % Lac - 99 % déshydratation, prostration, âgées, les mal- Extrait de levures S. enteritidis H2S+ 92 % anorexie, céphalée, malaise nutris, les Protéines (isolats) S. montivedeo pH 6 à 7 , t° 10 à 65°C charge � 106/g Durée : quelques jours. Une enfants sont Poisson fumé 1700 sérotypes Uréase- 100 % entérite ou une infection particulièrement Lait en poudre (50 fréquents) β galac- 99 % localisée peuvent survenir sensibles Coquillages Antigènes O et H (2 phases) Mortalité 4 % ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Intoxication Staphylococcus Coque G+, immobile, asporulé commune, 1 à 7 h (le plus souvent 3 h) Sécrétions Jambon, viandes staphylococcique aureus En grappes. Aéroanaérobies mondiale Déclenchement brutal.Nausées nasales Volailles (entérotoxine Catalase+, mannitol+, culture salivation,vomissements, et pharyngées Pâtisseries à la A, B, C, D, E ou F) en milieu hypersalé (10 %). Ox- diarrhée, crampes abdominales, Peau (mains) crème Pigment jaune doré charge � 106/g sueurs, faiblesses, prostration Furoncles, acné Aliments cuits Lipase, hémolysine, coagulase pas de fièvre sauces et Entérotoxine thermostable (16 h, Maladie de courte durée assaisonnements 60°C) (1 ou 2 j) Lait, fromages, DE50 = 5 µg (singe) Plats à base d’œufs masse molaire = 35 000 crustacés, aliments pH 5 à 9 ; t° 10 à 45°C riches en protéines ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Toxi infection Clostridium Bacille G+, sporulé, anaérobie, commune, 8 à 24 h (le plus souvent 12 h) Fécès des Viandes et à Clostridium perfringens immobile, capsulé, pH 4,5 à 7 mondiale Douleur abdominale aigüe, hommes ou volailles cuites perfringens types A, B, C, D, E et F Lecithinase + , t° 20 à 55°C diarrhée. Déshydratation rare, animaux laissées à t° 90 sérotypescharge � 108/g prostration.Nausée, vomisse- contaminés ambiante Entérotoxine produite dans ments, fièvre et frissons sont Sol, poussières Aliments crus l’intestin par C. perfringens A rares. Durée 1 jour ou moins ___________________________________________________________________________________________________________________________

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Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Toxi infection Vibrio Vibrion G-, mobile, aérobie, commun au Japon 2 à 48 h (le plus souvent 12 h) Eau de mer Poissons de mer à Vibrio parahaemolyticus Ox+, Catalase+. Signalé de plus en Douleur abdominale, diarrhée, Produits de Crustacés parahaemolyticus halophile (3 % NaCl) en plus fréquemment selles aqueuses avec sang et la mer Salaisons Antigènes O, H et K ailleurs et mucus. microaérophile Nausées, vomissements, pH 7 à 9 frissons, céphalée, prostration t° 4 à 40°C durée 2 à 5 jours ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection (T.I.A.) Escherichia coli Bacille G-, asporulé, acapsulé De plus en plus 5 - 48 h (en moyenne 12 h) Fécès de Viandes à Escherichia 26 : 60 B6 mobile, aéroanaérobie, Lac+, fréquent Céphalée, malaise,fièvre, l’homme Lait et produits coli 28 : 73 B18 Indole+, RM+, VP-, Ox-, mondiale frissons, diarrhée, vomissements infecté laitiers crus entéropathogène 55 : 59 B5 citrate-, uréase- douleurs abdominales Eau Poissons (saumon) 86a : 61 B7 possède les antigènes O, K et H Durée : quelques jours Substituts du café 111 : 58 B4 sérotype 157: H7 dans viande grave chez les jeunes 119 : 69 B14 enfants : toxicose 124 : 72 B17 125 : 70 B15 126 : 71 B16 127 : 63 B8

128 : 67 B12 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Proteus vulgaris Bacille G -, asporulé, acapsulé mondiale 3 à 5 h Fécès de Pâté de porc Proteus P. mirabilis mobile, aéroanaérobie, lac-, rare Diarrhée, nausée, vomissements, l’homme Jambon P. morganii uréase+, APP+, Ox- , KCN+ crampes abdominales, collapsus infecté et Poisson P. rettgeri des animaux ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Providencia Bacille G-, asporulé, acapsulé, mondiale 2 à 24 h Fécès de Poulet Providencia alcalifaciens mobile, aéroanaérobie, lac-, rare Diarrhée, vomissements, l’homme et et P. sutartii indole+, RM+, VP-, Ox-, crampes abdominales des animaux uréase- ,citrate+ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Klebsiella Bacille G-, asporulé, capsulé, mondiale 10 à 15 h Fécès de Bœuf Klebsiella pneumoniae Aéroanaérobie, lac+, citrate+, rare Céphalée, vertiges, nausée l’homme et des Riz K. rhinoschlerematis RM- , VP+, Ox- , LDC+ douleurs abdominales, animaux. uréase+,immobile,APP+ selles aqueuses ____________________________________________________________________________________________________________________________

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Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Citrobacter Bacille G-, asporulé, acapsulé, mondiale 1 à 48 h (en moyenne 12 h) Fécès de Lait Citrobacter Freundii Aéroanaérobie, lac+, citrate+, rare Diarrhée, crampes abdominales l’homme Gâteaux RM+ , VP- , Ox-, LDC- nausées, vomissements, fièvre et des mobile frissons, vertiges animaux ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à E. aerogenes Bacille G-, asporulé, acapsulé, mondiale 2 à 6 h Fécès de Pâtisseries à la Enterobacter E. hafniae Aéroanaérobie, lac+, citrate, rare Diarrhée, nausées l’homme à la crème, lait E. liquefaciens indole-, RM- , VP+, Ox-, vomissements et des Plats cuisinés E. cloacae (Aerobacter) uréase- , mobile , H2S- douleurs abdominales animaux Sol - plantes ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Edwardsiella Bacille G-, asporulé, acapsulé, mondiale Crampes abdominales Fécès des Bœuf Edwardsiella tarda Aéroanaérobie, lac-, citrate-, rare Diarrhée (serpents- Riz indole+, RM+, VP-, Ox-, reptiles) uréase- , mobile et de l’homme ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à A. shigelloïdes Bacille G-, Ox+, Catalase+ mondiale Diarrhée, douleurs Eau Poissons Aeromonas A. hydrophila Aéroanaérobies rare abdominales, fièvre Poissons (maquereux) A. salmonicida Amphibiens ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à V. fetus Vibrion G-, mobile, Ox+ mondiale Quelques jours Intestin des Lait cru Vibrio fetus microaérophile (CO2 10%) fréquentee Fièvre, frissons, malaises, animaux, Viande et foie ou Campylobacter pH 5 -7,5 myalgie, céphalée, diarrhée Foie de bœuf crus jejuni t° 22 à 45°C nausées, vomissements. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à S. moniliformis Bacilles G-, asporulés, pléomorphes mondiale 1 à 5 jours Nasopharynx Lait cru Streptobacillus en chaînes. Fragmentation en rare Eruption cutanée des rats éléments bacillaires et coccobacil- Articulations enflées, rouges laires irréguliers. Besoins et douloureuses. Gorge nutritionnels particuliers (sang) douloureuse Aéroanaérobies. ____________________________________________________________________________________________________________________________

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Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement Infection à A. hinshawii Bacille G-, asporulé, mobile mondiale 2 à 46 h (24 h en moyenne) Fécès des Dindons, Arizona 300 sérotypes Aéroanaérobie, lac-, citrate+ rare Douleurs abdominales, hommes ou pâtisseries à Indole-, RM+, VP-, Ox-, diarrhées,nausées, frissons, des animaux à la crème. Flans mobile ,uréase- céphalée, faiblesse, fièvre (reptiles, crèmes glacées durée : quelques jours dindons) ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infections à B. subtilis Bacille G+, sporulé, mobile mondiale 10 h Sol Poissons Bacillus Aérobie rare Diarrhée, crampes abdominales Matières orga- Dindons nausée, prostration niques en vomissements décomposition ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Gastroentérite B. cereus Bacille G+, sporulé, mobile mondiale 8 à 16 h Sol Flans à Bacillus (streptobacille) Nausée, crampes abdominales, Poussières Produits céréaliers Lécithinase+ diarrhée aqueuse, vomisse- Gâteaux Exoentérotoxine ments. Sauces pH 7 à 8 ; t° 10 à 48°C durée : 1 jour au moins Viandes- pain ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Pseudotuberculose Pasteurella Coccobacilles G-, mobiles mondiale 28 h et plus Urine et Viandes (porc) pseudotuberculosis capsulés. Ox-, Fièvre, frissons, céphalée, fécès des Aliments Aéroanaérobies. Catalase+ anorexie, douleurs abdomi- animaux contaminés Yersiniose Yersinia Enterobacteriaceæ nales, nausées, vomissements contaminés enterocolitica pH 7 diarrhée. (poulets) t° 0 à 43°C Similaire à l’appendicite sol, eau, thermosensible à 50°C poussière ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infections à Streptococcus Streptocoque G+, immobile mondiale 1 à 3 jours Hommes Lait, crème Streptocoques pyogenes microaérophile, pyogène Maux de gorge. Déglutition infectés glacée, œufs ß hémolytiques ß hémolytique. Catalase- douloureuse “décharges gâteaux Groupe A et G de Lancefield Amygdalite, fièvre élevée, nasales 40 types antigéniques dans le céphalée, nausée, vomisse- et rhyno- groupe A ments, malaise pharyngées” ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments

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(genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Toxi infection à Streptococcus Streptocoque G+, immobile mondiale 2 à 36 h (10 h en moyenne) Fécès de Lait en poudre streptocoques D faecalis cultive à 45°C, à pH 9,6 ou rare Nausée, douleurs abdominales l’homme et Viandes S. faecium en milieu hypersalé (6,5 % NaCl) diarrhée, vomissements rares des animaux Gâteaux Résiste 30 min à 60°C α, β ou non hémolytique ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infection à Actinomyces Mycélium qui se fragmente inconnue 1 h Inconnue Viande de Actinomyces en fragments coccoïdes Diarrhée, vomissements, chevreuil Crampes abdominales, Prostration ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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QUELQUES MALADIES A VIRUS ET A RICKETTSIES ____________________________________________________________________________________________________________________________ Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________ Hépatite Virus A Le pouvoir infectieux est mondiale 10 à 50 jours (30 j en moyenne) Fécès, urines Lait, eau infectieuse persistant après 30 mn à 56°C, Lésions hépatiques. Manifes- Sang de Coquillages après congélatin et chloration tations gastrointestinales. l’homme HJs d’orange (1 ppm) Fièvre, malaise, lassitude, infecté Fraises anorexie, nausée, jaunisse Gâteaux à la crème dérivés biliaires dans l’urine Sandwichs. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Poliomyélite Poliovirus Virus nu à RNA, cubique mondiale 3 à 21 jours (10 j en moyenne) Fécès et Lait - eau très stable Fièvre, céphalée, troubles Sécrétions Pâtisseries à la 3 sérotypes I, II, III gastrointestinaux, constipation, pharyngées des crème malaise. Raideur du cou et du personnes Limonade dos. Paralysie. infectées ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Fièvre Q Coxiella burnetti Bacille G-, immbile (diplo). Petite 2 à 3 semaines. Fécès des Lait -eau (Richettsie) taille.Parasite intracellulaire Déclenchement brutal. animaux obligatoire. Résiste 1 h à 60°C Frissons,céphalée, malaise (chat-mouton) et à la déshydratation Faiblesse, Sueurs, Fièvre élevée Poussières Pneumonie, toux Laine. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Encéphalite Virus Arbovirus de groupe B 7 à 14 jours. Tiques infectées Lait cru de vernoestivale russe Apparition brutale ; céphalée, Animaux brevis et de (encéphalite à fièvre, nausée, vomissement, infectés chèvre (et tiques) photophobie, délire, coma, produits dérivés) méningoencéphalite, paralysie (épaule). Diphasique : réapparaît 4 à 10 j après une récupération apparente. Durée 3 semaines ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________________________________________ Maladie Microorganisme Caractères principaux Fréquence Période d’Incubation Source Aliments (genre, espèce) Répartition Symptômes incriminés Traitement ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Grippe d’été Virus Virus nu à RNA, cubique 3 à 5 jours. Sécrétions Laits pasteurisés Coxsackie du stable à pH bas Fièvre, lassitude rhinopharyngées Fromages groupe A 24 sérotypes anorexie, maux de gorge, (types 2, 4, 5, 6, 8, 10 stomatite, vomissement, et 22) douleurs abdominales convulsions, paralysie (ENFANTS) ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Myalgie Virus Virus nue à RNA, cubique 3 à 5 jours. Fécès, Mal connus épidémique Coxsackie du stable à pH bas Apparition brutale sécrétions Groupe B 6 sérotypes fièvre intermittente, anorexie, rhinopharyngées types 1, 2, 3, 4, 5, 6 myalgie, douleurs abdomina- les, céphalée, malaise, frissons, méningite, myocardite (ENFANTS) ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Infections à Virus ECHO Petit virus, cubique, nu Quelques jours. virus ECHO (entérocytopathogène) Stable - 33 sérotypes Diarrhée (verte, aqueuse). Fièvre ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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QUELQUES ENTEROTOXINES D’ORIGINE BACTERIENNE “Toxines provoquant des altérations des phénomènes de transport de fluides et d’électrolytes dans l’intestin”. 150 toxines d’origine bactérienne connues (1982), 2/3 produites par des bactéries G+, 1/3 par des bactéries G- ; 70 % sont des exotoxines, 40 toxines sont actives sur les membranes. 21 sont des entérotoxines (7 produites par des bactéries G+, 14 par des bactéries G-) ; 7 entérotoxines ont pour effet d’augmenter la concentration intracellulaire en AMPcyclique (2 produites par G+, 5 par G-) et 5 entérotoxines augmentant la concentration en GMP cyclique. 5 entérotoxines produites par les bactéries G+ sont cytotoxiques et 3 par les bactéries G-. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Microorganisme nature variants masse molaire pHi Dose l Mode d’action Stabilité à la chaleur

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

BACTERIES GRAM POSITIF ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Clostridium perfringens Protéine A,B,C,D,E,F 35 000 140 µg/kg Interfère avec la production d’énergie et - les synthèses protéique et nucléique sont inhibées. Les entérocytes sont très sensibles (détruits) ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Bacillus cereus Protéine 50 000 15 mg/kg Diarrhéogénique, dermatonécrotique ; - (émétique ) modifie la perméabilité cellulaire. Stimule d’adénylate cyclase Protéine 5 000 80 µg/kg émétique + (céréolysine ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Staphylococcus aureus A, B, C, D, E 30 000 20 µg/kg Agit sur des récepteurs intestinaux ++ et gastrique Incitation du pneumogastrique Hypothalamus vomissement, Hypermobilité intestinale 2 µg/kg (DE50) émétique ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

BACTERIES GRAM NEGATIF Vibrio cholerae Protéine 84 000 250 µg/kg La région B est responsable de la - (choléragène) A1 24 000 spécificité de la liaison avec l’entérocyte) A2 5 000 (monosialoganglioside) 5 B 11 000 La région A active l’adénylate cyclase : ATP AMPc Cl- est excrété Na+ non réabsorbé, H2O passe dans la lumière intestinale ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Escherichia coli Protéine thermolabile 75 000 B 45 000 250 µg/kg La région A active l’adénylate cyclase. - A 29 000 (IV) (Plasmide) Protéine thermostable 2 000 ou 5 000 200 µg/kg Stimule l’activité de la guanylate cyclase + des seuls entérocytes. Effet instantané GMPc : inhibition des transferts de Na+ et Cl- ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Salmonella Protéine Multiplication bactérienne inflammation - typhimurium, enteritidis Leucocytes ; leucocytes prostaglandines activation adénylate cyclase. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Shigella Protéine 0,45 µg/kg Invasion partie terminale de - dysenteriae, flexneri (IV) l’iléum et du colon : sonnei, boydii micro-ulcères. Leucocytes dans fécès ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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PRINCIPALES RELATIONS ALIMENTS ���� MICROORGANISMES - CONSOMMATEURS _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Lait cru Microcoques E. coli Coliformes Salmonella sp. Salmonella sp. Colorations et goûts divers Pseudomonas syncynea, P.fluorescens Streptocoques Staphylococcus Clostridies Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus Protéolyse Bacillus, Pseudomonas spp lactiques aureus Streptocoques Clostridium Clostridium Sûrissement et coagulation Streptococcus lactis et autres Lactobacilles Streptococcus fécaux perfringens perfringens bactéries lactiques Corynebacterium Levures et Campylobacter Infections à : Protéolyse avec gaz Coliformes, Clostridium spp Brucella abortus moisissures jejuni/ E.coli Yersinia enterocolytica Viscosité Alcaligenes viscosus, Mycobacterium Bacillus cereus Campylobacter Leuconostoc, Streptococcus spp.

bovis* Listeria monocytogenes

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Laits fermentés Microcoques E. coli Coliformes Salmonella sp. Risques de même nature Gonflement butyrique Clostridium butyricum Fromages Streptocoques Staphylococcus Clostridies Staphylococcus aureus mais moins fréquents Goûts divers Bactéries protéolytiques, lactiques aureus Streptocoques Clostridium perfringens Cas particuliers de Bacillus polymyxa, Lactobacilles Streptococcus fécaux Campylobacter Listeria monocyto- Enterobacter aerogenes Flore lactique Corynebacterium Levures et jejuni /E.coli genes Viscosité Alcaligenes, Pseudomonas spp spontanée Brucella abortus moisissures Bacillus cereus Flores ajoutées Mycobacterium Listeria - lactobacilles bovis* monocytogenes streptocoques Shigella sp. lactiques moisissures Levures. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Crèmes Produits à faible risque car ils subissent en général une pasteurisation ; mais il existe toujours une éventualité Colorations Pseudomonas, Penicillium spp. et beurre liée aux germes pathogènes véhiculés par le lait. Serratia marcescens Goûts et odeurs Pseudomonas, Candida spp Ranciment Pseudomonas fragi, P. fluorescens __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ * La prophylaxie de la tuberculose bovine a réduit l’incidence de cette maladie en France et en Europe mais la tuberculose bovine existe encore dans certains autres pays.

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Œufs entiers Interne : néant Mycobacterium avium Coliformes Salmonella sp. Salmonella sp. Colorations diverses Proteus melanovogenes Pseudomonas en coquille Externe : flore de Salmonella sp. Entérobactéries Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus Rhodotorula spp surface (du cloaque Campylobacter Streptocoques Clostridium sp. Clostridium sp. Serratia marcescens et du sol) jejuni/ E.coli fécaux Campylobacter sp. Campylobacter sp. Moisissure Cladosporium,Penicillum, Moisissures Sporotrichum spp __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ovo-produits Interne : néant Mycobacterien avium Coliformes Salmonella sp. Diminués par pasteu- Œufs entiers Externe : flore de Salmonella sp. Entérobactéries Staphylococcus aureus risation et réfrigération - jaunes surface (du cloaque Campylobacter Streptocoques Clostridium sp. ionisation - blancs et du sol) jejuni- E.coli fécaux Campylobacter sp. Augmentés par leur - congelés Moisissures manipulation - réfrigérés - concentrés - déshydratés - en poudre __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Viande en Absence ou flore Salmonella sp. Coliformes Salmonella sp. Salmonella sp. Modification de couleur et Levures, Leuconostoc, Pseudomonas l’état (crue) paucimicrobienne Staphylococcus Sreptocoques Shigella sp. Shigella sp. Odeur Rhodotorula spp aureus fécaux E. coli Staphylococcus aureus Moisissure Aspergillus, Penicillium spp, Brucella sp. Clostridium sp. entéropathogènes Clostridium perfringens mucorales, Sporotrichum carnis, Clostridium sp. Pseudomonas Staphylococcus aureus Campylobacter Thamnidium elegans Lactobacillus Lactobacilles Clostridium perfringens E. coli entéropatho- Putréfaction Clostridium protéolytiques, Mycobacterium Levures et Bacillus cereus gènes Coliformes, Proteus spp bovis moisissures Campylobacter Bacillus cereus Sûrissement Bacillus cereus,bactéries lactiques, coliformes, Clostridum butyriques Viscosité Bacillus, Pseudomonas spp, Bactéries lactiques __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Viande hachée Salmonella sp. Coliformes Salmonella sp. Risques sanitaires (ou attendrie) Staphylococcus Streptocoques Shigella sp. accentués par les aureus fécaux E. coli entéropatho- traitements de Brucella sp. Clostridium sp. gènes hachage Clostridium sp. Pseudomonas Staphylococcus aureus Lactobacilles Lactobacilles Clostridium perfringens Mycobacterium Levures et Bacillus cereus bovis moisissures Campylobacter __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Sucre Flores de type Bacillus mésophiles Bactéries Levures Risques peu importants Sirops de sucre osmophile et Clostridium osmophiles Moisissures car milieu défavorable et confitures acidophile mésophiles Levures Clostridium sp. Attention : cas de botu- Miel osmophiles Staphylococcus lisme infantile avec le Moisissures miel. osmophiles __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Cacao Flore lactique Détruite souvent par : Moisissures Limitée par la Risques faibles car et produits - la fermentation Bactéries technologie stabilité des produits dérivés - le séchage sporulées Clostridium sp. mais penser à - la torréfaction Salmonella sp. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Hachés et crus Flore de type Flore éventuelle de Lactobacilles Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus Acidification Bactéries lactiques - à consommer lactique limitée par germes mésophiles Leuconostoc Salmonella sp. Salmonella sp. Colorations Leuconostoc, Pseudomonas spp après cuisson salage et épices Pseudomonas sp.Campylobacter sp. Campylobacter sp. Moisissure Aspergillus, Penicillium spp (saucisse Flore limitée par : Streptocoques Yersinia enterocolitica Yersinia Viscosité Leuconostoc, Streptococcus spp fraîche...) - maturation et fécaux Clostridium perfringens Levures - à consommer dessication Entérobactéries Bacillus cereus après - additif : sucres Microcoques maturation nitrates, levains... Bacillus sp. (saucissons secs...). __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Cuits Flore détruite en Germes sporulézs Coliformes Salmonella sp. Attention surtout aux : Cuisson partie par cuisson pathogènes et Entérobactéries Staphylococcus aureus - Clostridium toxigènes d’intensité sauf bactéries et toxinogènes Streptocoques Clostridium sp. • perfrigens variable sporulées Entérobactéries fécaux • botulinum (pâtés, jambon, pathogènes Micrococcus sp. boudins, Lactobacilles sp. rillettes...) Levures _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Poisson Chair : stérile Flore pathogène Flavobactéries Vibrio parahaemolyticus Vibrio parahaemolyticus Modifications de couleur Achromobacter, Flavobacterium, Surface : flore propre Pseudomonas Vibrio cholerae Salmonella Pseudomonas spp, psychrophile et - Vibrio parahae- Coliformes Aeromonas Shigella Putréfaction Coliformes halophile si eau molyticus Proteus Serratia Salmonella sp. Aeromonas Clostridium, Pseudomonas spp. de mer - virus, etc Streptocoques Clostridium - hydrophila Intestin-branchies : fécaux toxinogènes - sobria - Achromobacter Micrococcus Clostridium - Pseudomonas Lactobacilles - perfringens - Flavobactéries - botulinum de type E. - Coliformes E. coli - Clostridium. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Crustacés Carapace : flore Flore pathogène Idem Salmonella Idem ci-dessus mais et psychrophile propre Virus risques accrus par : Coquillages Tube digestif - Vibrio sp. Flore pathogène du litto- - filtration de l’eau - Flavobactéries - Virus, etc. ral pollué - absence de cuisson - Achromobacter Dinoflagellés - milieu aqueux permanent et germes : • aquatiques et • telluriques __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Fruits et Interne : rare si Flore Germes de Entérobactéries Salmonella sp. Anthracnose Colletotrichum lindemuthianum légumes intégrité de phytopathogène contamination pathogènes Clostridium perfringens Moisissure Alternaria,Aspergillus,Penicillium spp l’enveloppe fécale Clostridium Bacillus cereus Botrytis cinerea Flore saprophyte Germes perfringens Pourriture molle Rhizopus nigricans abondante telluriques Flore en relation Germes Bacillus cereus Fermentation acide et Aspergillus,Fusarium,Trichoderma spp avec l’environnement psychrophiles viscosité Arthrobacter, Cellulomonas spp Moisissure Botrytis cinerea, Alternaria, Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Peronospora, Phytophtora, Rhizoctonia spp, Sclerotinia sclerotiorum Pourriture molle bactérienne Erwinia carotovora, Xanthomonas spp Pourriture molle fongique Rhizopus spp,Sclerotinia sclerotinium __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Jus de fruits ou Flore de type : Flore phytopatho- Coliformes Entérobactéries Risques peu importants Mauvais goût et fermentation Byssochlamys, Rhizopus spp, levures de légumes frais - lactique gène Microcoques pathogènes car conditions alcoolique ou traités - acidophile Streptocoques Staphylococcus aureus défavorables : Piqûre acétique Acetobacter, Gluconobacter spp (sucre + gaz Flore stabilisée par: fécaux Clostridium perfringens acidité du produit Piqûre lactique Bactéries lactiques diverses + sel) - pasteurisation Bactéries sporu- Risques liés : Trouble et dépôt Levures - filtration ou lée telluriques - à la nature des Viscosité Leuconostoc spp conservateur Flore osmophile (levures- Leuconostoc). __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Céréales Flore saprophyte de Flore phytopagho- Coliformes Faible ou nulle Liés à l’apport de surface gènes Bactéries Bactéries mésophiles bactéries pendant sporulées et sporulées pathogènes les manipulations Levures Moisissures Problème particulier Moisissures de bacillus cereus dans le riz chauffé Attention aux moisissures toxino- gènes (Aspergillus, Fusarium, Penicillium) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Farines Flore réduite après Flore phytopatho- Idem Idem Idem (mais plus rares) Fermentation Bacillus spp, levures opération du gène réduite Moisissure Aspergillus,Penicillum spp, mucorales blutage et du blanchiment __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Conserves à Flore de la matière Insuffisance de Flore de l’envi- Entérobactéries Attention : Bacillaceae Fermentation de type butyrique Bacillus gazogènes, Clostridium pH < 4,5 première en partie traitement thermique ronnement par pathogènes Clostridium sp. avec bombement C. perfringens, C.thermo- et détruite par ou non-conformité pénétration Staphylococcus aureus Clostridium botulinum saccharolyticum Conserves à traitement thermique des conditions accidentelle Clostridium sp. “Flat sour” Bacillus coagulans, pH > 4,5 (flore mésophile) physicochimiques Streptocoques sp. B. stearothermophilus donc germes Germes mésophiles Coliformes Noircissement Clostridium nigrificans sporulés thermo- éventuellement (par Staphylococcus sp. Putréfaction Clostridium putrefaciens, résistants très grave insuffi- Clostridium sp. Cl. sporogenes sance de traitement Pseudomonas sp. thermique) _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Produit Flore originelle ou endogène Flore de contamination Risques sanitaires Type de dégradation Microorganismes incriminés _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Flore habituelle Provenant d’un Indicateurs Flore TIAC animal porteur de contamination pathogène à sain ou malade _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Vin Goûts divers Lactobacillus, Pediococcus spp Piqûre acétique Acetobacter aceti, Glutobacter oxydans Piqûre lactique Lactobacillus fermenti, L.buchneri “Tourne” Lactobacillus spp Trouble et dépôt Levures Viscosité Aureobasidium pullulans,Leuconostoc spp Voile Candida mycoderma, Pichia membranafaciens __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Bière Dépôts Levures Goûts divers Coliformes, levures”sauvages”, Pediococcus cerevisiae, Zymomonas spp Piqûre acétique Gluconobacter Piqûre lactique Lactobacillus spp Viscosité Lactobacillus brevis _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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VII. PREVENTION DES RISQUES MICROBIOLOGIQUES PAR LA MAITRISE DES POINTS CRITIQUES Méthode HACCP : hazard analysis critical control point Il s’agit d’une méthode structurée qui permet d’intervenir à la fois sur le plan préventif et sur le plan correctif. Des documents (transparents disponibles directement ou sous forme de documents informatiques sous Power Point sont mis à disposition et permettent in situ d’aborder les thèmes Qualité - HACCP - Certification, thèmes souvent proposés au cours de stages ou emplois. Les quelques définitions données ci-dessous permettent d’aborder simplement ce thème. Un point critique est le point d’un procédé où un défaut de prévention de la contamination peut être détecté par des examens de laboratoire avec une efficacité suffisante (FDA 1972). Pour l’ICMSF (1986), il s’agit d’un point ou procédé pour lequel l’absence de maîtrise peut conduire à un risque sanitaire inacceptable. Un danger est une éventualité inacceptable pour le fabricant, le produit, l’utilisateur ou le consommateur. Il peut être de nature microbiologique, chimique, physique, administrative, réglementaire etc. La probabilité d’apparition d’un danger est désignée sous le vocable de risque. On évalue les causes d’un danger en calculant par exemple un indice de risque (IR) La démarche HACCP s’insère généralement dans une démarche contrôle qualité - certification Contrôle de la qualité: vérification de la conformité à des données préétablies, suivie d’un jugement. Assurance de la qualité: mise en oeuvre d’un ensemble approprié de dispositions préétablies et systématiques destinées à satisfaire à l’obtention de la qualité requise. La norme ISO 9000 (Food Technology , nov 1992 , 74-80) Disponible après de librairies spécialisées ou de l’AFNOR Ses chapitres passent en revue tout ce que l’entreprise doit mettre en œuvre pour donner pleine confiance à ses clients et pas seulement pour ses produits. Il s’agit d’un standard international qui définit un certain nombre de règles de bon fonctionnement des divers processus de l’entreprise. Elle est décernée par des organismes agrées dans chaque pays; en France ce sont l’AFAQ (Association Française pour l’Assurance de la Qualité) et la COFRAC qui sont chargées de cette mission. Il s’agit d’un organisme totalement indépendant. En Europe, il n’y a pas encore de reconnaissance réciproque automatique d’un pays à un autre. Une entreprise peut se faire certifier à différents stades de son activité et il existe trois niveaux de certification pour la norme ISO 9000 : - la norme ISO 9001 touche toute la chaîne de production depuis la conception jusqu’à l’arrivée du produit fini chez le client et son service après-vente

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- la norme ISO 9002 assure la qualité d’un processus plus court: de la production à l’installation / arrivée chez le client - la norme ISO 9003 ne s’attache qu’à la qualité des produits finis et non à la production Pour les deux premiers niveaux les aspects marketing et commerciaux sont concernés . Une certification ne doit cependant pas constituer une fin en soi et ce n’est pas un “diplôme” obtenu définitivement et indéfiniment. En fait c’est un engagement de l’entreprise à entrer dans la dynamique du progrès qualité en adoptant une démarche vers la maîtrise totale de la qualité. Il existe d’autres normes ISO. La norme ISO 14000 se préoccupe de l’environnement de « l’industrie ». 1.Contrôle traditionnel, limites,inspection, analyse microbiologique La démarche traditionnelle correspond à l’ensemble des opérations : - d’éducation et de formation - d’inspection - d’analyse microbiologique L’inspection correspond surtout à une vérification du respect de règles (Codex Alimentarius, textes réglementaires, décrets, lois, circulaires etc.). Elle manque de spécificité et de discernement entre l’essentiel et le secondaire, surestime des exigences relatives à des points mineurs et augmente souvent les coûts de production sans réduction effective des risques. L’analyse microbiologique est réalisée sur les produits à tous les stades et le matériel. Ses avantages sont de représenter des valeurs de référence, d’aider à l’appréciation de l’hygiène et de constituer un argument souvent indispensable pour les échanges commerciaux. Ses limites sont inhérentes aux difficultés d’échantillonnage, à la significativité des examens (faible corrélation entre index, germes pathogènes et germes indicateurs), au faux sentiment de sécurité qu’elle génère, à la restriction qu’elle peut apporter quant au développement de produits ou procédés nouveaux. 2. Le système HACCP 2 - 1. Historique. Notion de qualité microbiologique C’est dans les années 1970 que le concept HACCP commence à voir le jour. Par exemple en 1974 KAUFMANN et SCHAFFNER ont présenté ce concept dans une communication intitulée: “ HACCP and good manufacturing practices regulations in food plant inspection. “ Les premières Sociétés à adopter ce concept sont la NASA, Campbell Soup Co et Pillsbury Company. Dès 1975, la FDA (Food Drug Administration) met en place des formations et en 1976 la FAO édite un rapport dans ce sens (n° 598). En 1977 un ouvrage est publié sur ce thème (DOYLE et MITTLER, Control of critical points in food processing - A system approach. Vol 1. The Bosley Corporation Ed). Le concept ne cesse de prendre de l’importance dans les années 1980 et le nombre de publications sur ce thème devient alors très important. En France c’est J.J. JOUVE de l’Ecole Nationale Vétérinaire de Nantes qui en a été le promoteur dans les années 80. La plupart des industries agroalimentaires ont adopté à ce jour (ou se doivent d’adopter) ce système intégré dynamique qui apporte des avantages considérables au niveau de l’assurance qualité. 2 - 2 . Le système HACCP en tant que démarche structuraliste et intégrée

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Ce système est caractérisé par sa primauté. Il s’agit d’un enchaînement d’actions dans un ensemble cohérent et coordonné : • objectifs du système bien définis • appréciation de son environnement et de ses ressources • conception, organisation, mise en oeuvre des composants du système (activité, missions, mesures) • évaluation de la performance des composants nécessaire à l’évaluation de la performance du système • actions correctives Ce système implique une méthode de travail associant : • un idéal d’intelligibilité identification puis évaluation des risques; identification des points critiques) • une démarche formalisée par le choix des options de maîtrise et de surveillance, par la réalisation du contrôle. • une intention critique

évaluation des résultats

jugement quantitatif

évaluation de la performance du système

appréciation du degré d'adhésion au système

jugement qualitatif

actions correctives

Le HACCP est un modèle de l’assurance qualité, assurance qui est selon l’AFNOR, l’ensemble des dispositions préétablies et systématiques destinées à donner confiance. 3 . Principales étapes 3 - 1 . Etablissement d’un diagramme de fabrication détaillé Enumération de toutes les étapes de la fabrication; chaque étape est elle-même dissociée selon les multiples opérations auxquelles elle donne lieu . Compréhension et analyse de chacune des étapes ou opérations. 3 - 2 . Identification et évaluation des risques Notion de risque: la probabilité d’apparition d’un danger est la conséquence de contamination et/ou développement de microorganismes pathogènes et/ou responsables d’altérations à un niveau inacceptable, le danger restant potentiel pendant la vie commerciale et/ou d’utilisation du produit. Cette notion s’applique au niveau des matières premières et des produits susceptibles de renfermer de microorganismes ou de permettre leur survie ou leur développement depuis la production jusqu’à la distribution et la présentation domestique. Il s’agit d’abord de déterminer, au niveau des matières premières et/ou des produits, la probabilité de présence de microorganismes et/ou de leur développement. Deux opérations sont à réaliser dans ce sens : 1) Une démarche formelle et de laboratoire qui requiert des informations : • commerciales (germes responsables d’altérations, enquêtes sur les produits déjà commercialisés, stabilité, analyses de laboratoire)

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• épidémiologiques pour les germes pathogènes (programme de surveillance, informations sur les maladies transmissibles, les TIA). Informations sur les microorganismes concernés, les denrées à risques, la sensibilité des consommateurs. • écologique : flores présentes au niveau des matières premières aux plans qualitatif et quantitatif ; germes introduits au cours de la production, transformation, distribution, utilisation ; biologie de ces germes et relations substrat - microorganisme. • techniques sur la structure, composition des matières premières et des produits (nature, formule, pH, activité de l’eau, conservateurs, conditionnement etc.) • techniques sur les traitements, la distribution, la préparation, la survie, le développement ou la mort des microorganismes (facteurs intrinsèques et extrinsèques implicites au développement microbien dans un produit donné dans des conditions données). 2) La caractérisation des ingrédients, des produits et des “conditions de fabrication” • des ingrédients sont susceptibles d’être des vecteurs de risques • la fabrication n’inclut pas d’étapes capables de détruire les microorganismes • il existe des possibilités d’erreurs dans la fabrication ou la distribution pouvant entraîner l’altération ou rendre le produit dangereux. Evaluation de l’indice de risque IR Cet indice IR prend en compte 3 critères liés à la cause des dangers : 1er critère : la gravité G de la cause des dangers (G varie entre 1 : gravité mineure à 8 : gravité catastrophique en passant par les valeurs entières comprises entre 1 et 8) 2ème critère : la probabilité de détection D de la cause de dangers (D varie entre 1 et 4 ; D = 1 signifie que la probabilité de détection est très élevée; une valeur de 4 signifie que la détection est très délicate). Si la probabilité de détection est très élevée, le risque est faible donc D = 1. Inversement si la probabilité de détection est très faible le risque devient très élevé donc D = 4. Un exemple de D = 4 : intérêt financier direct entre un labo de contrôle qualité et un fournisseur 3ème critère : la fréquence d’apparition F de la cause de dangers. Elevée si le risque se répète souvent. Les valeurs de F adoptées sont généralement comprises entre 1 et 3 (1 : faible et 3 : élevée) L’indice de risque est obtenu en multipliant les valeurs des trois critères G, D et F. IR = G . D . F Plus le risque est élevé et plus les valeurs attribuées aux trois critères G, D et F sont élevées. et donc plus IR est élevé (1 < IR < 96). IR permet d’évaluer chaque cause de danger. En comparant les IR obtenus pour plusieurs causes de danger, il est possible de hiérarchiser les causes de danger les unes par rapport aux autres. (Il est bien sûr possible de codifier personnellement les valeurs de IR dans un système donné). 3 - 3 . Identification des points critiques et de contrôle

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Un point critique (CCP) correspond à un point, une étape ou encore une procédure qui peut et qui doit être maîtrisé afin d’éliminer les dangers ou réduire leur probabilité d’apparition à un niveau acceptable. Un point critique correspond à une étape clé de la chaîne logistique ou de fabrication au niveau de laquelle les moyens mis en œuvre doivent être concentrés et intensifiés pour garantir l’amélioration de la qualité ou toput au moins son maintien. Toutes les causes de danger ne sont pas des points critiques. Les points critiques sont généralement identifiés grâce à la réalisation d’un organigramme appelé arbre décisionnel du Codex alimentarius. Leur identification est évidente par analyse d’un diagramme de fabrication et des risques: points de contamination, point de survie, zone de multiplication etc. Si une cause de danger n’est pas un point critique cela signifie que : - la prévention de cette étape n’est pas nécessaire pour la sécurité de la denrée alimentaire, des utilisateurs, des bénéficiaires etc. - et/ou le danger ne peut pas apparaître à cette étape ni évoluer jusqu’à un niveau inacceptable - et/ou une étape ultérieure éliminera le danger ou en réduira l’occurrence à un niveau acceptable.

Arbre décisionnel du Codex alimentarius

Pour chaque danger identifié on répond aux 4 questions suivantes :

QUESTION 1 : Des mesures préventives sont-elles en place pour le danger identifié ?

OUI NON

La prévention à cette étape est-elle nécessairepour la sécurité de la denrée ?

NON STOP : ce n’est pas un point critiqueAppliquer l’arbre décisionnel à la cause de danger ou à l’étape suivante

OUI

modifier l’étape, le procédéou l’aliment

QUESTION 2 : cette étape élimine-t-elle le danger ou en réduit-elle l’apparition à un niveau acceptable ?

NON OUI

QUESTION 3 : le danger peut-il à cette étape évoluer jusqu’ à un niveau inacceptable ?(aliment impropre à la consommation humaine )

OUI

point critiquemajeur (IR > 30)mineur (IR< 30)

QUESTION 4 : une étape ultérieure éliminera-t-elle le danger ou en réduira-t-elle l’apparition à un niveau acceptable ?

NON STOP : ce n’est pas un point critiqueAppliquer l’arbre décisionnel à la cause de danger ou à l’étape suivante

OUISTOP : ce n’est pas un point critiqueAppliquer l’arbre décisionnel à la cause de danger ou à l’étape suivante

NON

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3 - 4 . Choix des options de maîtrise aux points critiques Chaque système requiert des choix adaptés et propres. Il faut s’assurer de la validité et de l’efficacité des choix. Il s’agit souvent de mesures préventives. Si le danger ne peut être complètement éliminé, les mesures préventives visent alors à réduire sa probabilité d’apparition à un niveau acceptable; ce niveau correspond obligatoirement à une denrée de qualité acceptable. 3 - 5 . Choix des opérations de surveillance S’assurer de leur utilité, fiabilité, justesse et précision. La surveillance correspond aux moyens d’obtenir l’assurance et de vérifier que les opérations de contrôle et d’élimination éventuelle des points critiques sont correctement réalisées. Des documents (enregistrements, contrôles) sont exigés et attestent de leur réalisation. Ils permettent de localiser les éventuelles pertes de maîtrise des points critiques. Le système de surveillance a pour but : - d’assurer la maîtrise effective des points critiques, donc de prouver le bon fonctionnement du système - de localiser l’apparition d’un danger ou d’une dérive par rapport aux normes. 3 - 6 . Réalisation du contrôle Mise en oeuvre de procédures de maîtrise et de surveillance. La primauté du système est généralement admise pour l’assurance qualité. 3 - 7 . Actions correctives (prévision) Il s’agit de démarches à suivre en cas de perte de maîtrise d’un point critique. 4. L’auto-contrôle Il s’agit du contrôle exercé par le fabricant soit dans son propre laboratoire, soit par un laboratoire extérieur. Il est rendu obligatoire par la réglementation. Jusqu’en 1975- 1980, l’autocontrôle était effectué sur des produits finis (arrêté du 31 déc 1979). Les normes de cet arrêté ne s’appliquent pas aux produits finis sortant d’usine mais à des produits avant consommation. Le fabricant doit alors proposer des aliments qui au terme de leur DLC (durée limite de commercialisation) répondent aux normes de l’arrêté sans pour autant avoir la maîtrise d’un certain nombre de paramètres comme par exemple la température de stockage. Le fabricant est donc amené à établir des normes propres internes qui permettent l’extrapolation: par exemple il propose en sortie d’usine un jambon cru emballé avec 1000 germes mésophiles par gramme pour répondre aux exigences normatives après 5 semaines d’entreposage (DLC) qui sont de 3.105 par gramme. Les critères à satisfaire par produit sont très nombreux (FAMT, coliformes totaux et thermotolérants, staphylocoques, salmonelles, anaérobies sulfito-réducteurs etc.) ce qui rend l’autocontrôle non réalisable en routine. Par ailleurs en fabrication , il faut prendre en compte les germes d’intérêt technologique, ce qui alourdit l”analyse. Très souvent, le suivi de la qualité en autocontrôle est limité à la FAMT et aux coliformes. De plus cet autocontrôle ne s’exerce qu’à posteriori sur un produit fini sur lequel on ne peut plus agir sinon le retirer de la commercialisation. Les contrôles sont donc reportés de plus en plus en amont dans la fabrication jusqu’aux matières premières et les points critiques de contamination et multiplication microbienne sont identifiés et maîtrisés (HACCP).

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III - LES AGENTS ANTIMICROBIENS

L’utilisation d’agents antimicrobiens permet de contrôler le développement des microorganismes, et plus particulièrement des microorganismes pathogènes et (ou) des microorganismes responsables des phénomènes de dégradation des produits alimentaires. Les moyens de lutte contre les microorganismes sont très nombreux et peuvent être schématiquement classés en : • agents physiques (température, rayonnements, etc) • agents chimiques (leur activité et leur nocivité s’appliquent aussi bien aux cellules microbiennes

qu’aux cellules humaines ou animales) • d’autres agents au pouvoir de toxicité sélective; ils s’opposent par exemple à la multiplication

microbienne sans nuire aux cellules de l’hôte. Cette propriété permet leur utilisation en thérapeutique. I - GENERALITES/TERMINOLOGIE I - 1. Stérilisation Il est bon de rappeler que la stérilisation est communément considérée comme la destruction de tous les microorganismes d’un milieu et ce, quelles que soient leurs structures ou leurs propriétés. Aucun microorganisme n’est alors revivifiable dans ces conditions et le matériel ou l’aliment traité est qualifié de stérile. I - 2. Désinfectants Il s’agit d’agents chimiques capables de détruire les germes pathogènes dans des milieux extérieurs à l’homme (eau, sol, air, etc). Le terme désinfectant est généralement réservé aux substances agissant sur des objets inanimés. Dans ces conditions, il est possible d’utiliser de telles substances à concentrations élevées, avec des temps de contact prolongés. Les produits sont parfois qualifiés de germicides. Selon l’AFNOR, “la désinfection est une opération , au résultat momentané permettant d’éliminer ou de tuer les microorganismes et/ou d’inactiver les virus indésirables supportés par des milieux contaminés”. I - 3. Antiseptiques Un produit est qualifié de septique s’il contient des microorganismes. L’aseptie est la propriété correspondante à l’absence de germe. Les antiseptiques sont des agents chimiques capables de détruire les microorganismes ou d’arrêter leur développement (microbicides ou microbiostatiques). Ils exercent généralement une action locale chez les êtres vivants. Selon l’AFNOR, “ l’antiseptie est une opération , au résultat momentané , permettant de tuer ou d’éliminer les microorganismes et/ou d’inactiver les virus au niveau des tissus vivants dans la limite de leur tolérance “. Désinfectants et antiseptiques, toxiques, ne sont généralement pas administrés à l’homme par voie générale ou ingérés (il existe des exceptions comme celle de l’ingestion d’hypochlorite de sodium utilisé pour rendre l’eau potable).

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I - 4 . Conservateurs alimentaires A l’exception de certains antibiotiques, il s’agit généralement de substances chimiques additionnées aux aliments dans lesquels elles diminuent ou empêchent la multiplication de microorganismes responsables d’altérations. I - 5. Sulfamides et antibiotiques Il s’agit de substances chimiques actives sur les bactéries mais aux doses employées peu ou pas toxiques pour les autres cellules humaines ou animales. Parmi ces agents chimio-thérapeutiques on peut signaler : - les sulfamides qui sont des produits chimiques de synthèse - les antibiotiques qui sont des produits chimiques élaborés par certains microorganismes vivants (au moins pour la molécule de base) et dotés d’une grande spécificité d’action. Ces substances agissent à des concentrations très faibles (de l’ordre du µg/ml). Elles peuvent avoir des effets bactériostatiques (ou fongistatiques), inhibant la multiplication ou des effets bactéricides (ou fongicides ou virucides) létaux pour les microorganismes. II. LOIS DE DESTRUCTION DES MICROORGANISMES II - 1. Généralités Lorsqu’une suspension homogène d’une souche pure (d’un microorganisme dont on veut étudier la cinétique de destruction) est soumise à un traitement antimicrobien, il se produit une destruction non instantanée. Ce phénomène répond à des lois cinétiques, l’équation de base du phénomène étant la suivante :

currentpoint

currentpoint

µorgmortk3µorgblessé

k2

k1µorgvivant + antimicrobien

La vitesse globale de la réaction est exprimée par : v = k3 . [ µorgblessé] Il est alors généralement admis que la cinétique peut s’écrire sous la forme : µorgvivant + Antimicrobien currentpointcurrentpoint

µorgMort La formulation mathématique en est la suivante :

d µorgVdt = - k . µorg a . Antimicrobien b

L’ordre par rapport au microorganisme a est souvent estimé à 1, tandis que celui des antimicrobiens est compris entre 0,5 et 1. La résolution de cette équation, dans la mesure où la concentration en antimicrobien ne varie pas (en excès) est alors la suivante : Log [µorgV] = - kobs . t + log [µorgV]o avec kobs = k . [antimicrobien]b

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Dans la cinétique chimique, ce sont les variations de concentration qui sont considérées. Or dans l’équation de destruction, il y a hétérogénéité d’unité (nombre de microorganismes et concentration). Dans la cellule microbienne, il existe une grande variété de molécules (2 000 protéines par exemple) qui peuvent être les cibles privilégiées des agents antimicrobiens utilisés. Ainsi, si l’effet sur des molécules microbiennes est irréversible (ADN, protéines) la cellule évolue vers la mort en fonction du niveau de molécules “inactivées”. C’est à partir du moment où il ne restera plus assez d’une molécule nécessaire à l’expression de la vie (multiplication, respiration, fermentation) que le germe mourra (bactéricides). Par contre si l’effet est réversible ou si le niveau de destruction n’affecte pas toutes les molécules, laissant alors le germe “inactif mais non mort”, on parle de bactériostase. Si une seule cellule est considérée et une seule espèce moléculaire dans cette cellule on peut écrire l’effet d’un antimicrobien en excès par :

d composé

dt = - kobs composé a

Pour n cellules on peut alors écrire :

d n.composé

dt = - kobs n.composéa

Si la concentration en composé est considérée comme constante dans le corps microbien on a:

d (N)dt = - kobs Na soit Log10 N = - k'obs . t + Log10 No

avec n nombre de cellules au temps t No nombre initial de cellules - charge initiale - k’obs constante de vitesse “apparente”en temps-1

Figure 1. Destruction des microorganismes en fonction du temps à 3 niveaux de concentration en antimicrobien [1]

> [2] > [3], à 2 niveaux de “charge” initiale pour la concentration 3 (3’).

Log No

N Log N

No

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II-2. La cellule microbienne et l’antimicrobien. La mort microbienne Quelque soit l’agent antimicrobien utilisé, ses effets sur les microorganismes ne sont pas” instantanés” et le passage d’un microorganisme vivant à un microorganisme mort suit en fait de nombreuses voies, seuls l’état initial et l’état final étant bien définis. Le suivi de la réaction requiert des méthodes d’évaluation de ces divers états microbiens. La plupart des méthodes traditionnelles (culture) permettent l’évaluation des microorganismes vivants et des microorganismes légèrement blessés. Les microorganismes “gravement” blessés peuvent être déterminés après revivification tandis que les microorganismes “très gravement” blessés sont incapables de se multiplier même dans des conditions de culture “idéales”. La mort d’un microorganisme se traduit par une perte irréversible de son pouvoir de reproduction ou de croissance. Pour un antimicrobien donné, il est souvent possible de définir une « réaction sensible critique » qui conduit au niveau cellulaire à l’effet observé. Dans ce cas, la cinétique au niveau d’une population peut être modélisée à partir des « cinétiques classiques » d’inactivation de ces constituants. Pour évaluer la mort microbienne, le dosage de l’ATP est une des méthodes les plus utilisées. En effet, ce métabolite “énergétique” a une concentration sensiblement constante dans une cellule vivante, cette concentration chutant très rapidement à 0 après la mort. L’évaluation de la fluorescence des acides nucléiques après coloration à l’acridine orange (ADN : verte ; ARN : rouge) permet aussi une évaluation de l’activité cellulaire. Une cellule morte ou inactive possède un rapport ARN/ADN petit tandis qu’une cellule en activité métabolique possède un rapport ARN/ADN élevé. III. FACTEURS INFLUENCANT L’ACTION ANTIMICROBIENNE III-1. Le microorganisme • Toutes les espèces ne sont pas également sensibles à un agent antimicrobien ; ce dernier est d’ailleurs caractérisé par son spectre d’activité. Néanmoins, si l’agent antimicrobien est actif sur de très nombreuses espèces moléculaires, son efficacité sera universelle. • L’état physiologique de la bactérie influe sur sa sensibilité : ainsi les bactéries sont moins résistantes en phase exponentielle de croissance à l’action des agents antimicrobiens chimiques qui sont très rapidement absorbés par le germe alors que les cellules âgés de 24 h ou plus sont souvent plus sensibles à des traitements physiques. Les formes sporulées sont beaucoup plus résistantes aux agents physiques ou chimiques que les formes végétatives correspondantes. • Plus le nombre initial de microorganismes est élevé (charge), plus le temps exigé pour obtenir un niveau destruction donné sera grand, toutes conditions étant égales par ailleurs.

etc.

etc Microorganisme

blessé B,A

Microorganisme vivant

Microorganisme blessé A

Microorganisme blessé B

Microorganisme blessé C

etc.

Microorganisme mort

Microorganisme blessé B,B

Microorganisme blessé B,C

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III - 2 . Le temps de traitement L’action antimicrobienne suit une loi cinétique . III - 3 . L’agent antimicrobien De nombreux paramètres contrôlent l’action antimicrobienne. Ainsi l’action létale des agents physiques augmente généralement avec leur intensité d’application ; les agents chimiques pourront, selon leur concentration, posséder des effets bactériostatiques ou bactéricides. La stabilité de certains agents antimicrobiens chimiques est nécessaire à l’expression de leur activité antibiotique tandis que pour d’autres comme l’hypochlorite de sodium, le peroxyde d’hydrogène l’activité n’est nette que lors de leur décomposition. Pour les agents chimiques, la solubilité dans l’eau est un facteur déterminant de leur activité. III - 4. L’environnement L’environnement peut influencer considérablement l’efficacité des agents antimicrobiens physiques ou chimiques. Parmi les principaux facteurs influençant, on peut signaler : • le pH du milieu • la turbidité, la viscosité (les U.V. ne sont actifs que sur quelques millimètres de profondeur en milieu limpide) • la dureté de l’eau (les ions calcium et magnésium diminuent par exemple l’activité antimicrobienne d’un désinfectant comme les ammonium quaternaires) • les matières organiques (les protéines précipitent en présence d’alcool et le précipité formé empêche la diffusion de l’alcool ; les hypochlorites donnent, en présence de matières organiques des chloramines moins actives, etc...) • la température peut modifier l’action de certains agents antimicrobiens chimiques (la plupart des antibiotiques perdent leur activité à température élevée). IV. AGENTS PHYSIQUES En raison de leur faible spécificité d’action, la plupart des agents physiques antimicrobiens se montrent efficaces sur l’ensemble des microorganismes. La sensibilité relative des germes sera fonction de leur structure (espèce), de leur composition et de leur environnement. Le plus souvent, ce sont des réactions affectant le génôme ou des protéines fonctionnelles ou de structure qui sont à l’origine des effets microbicides ou plus rarement microbiostatiques observés. IV- 1. La chaleur Il s’agit là d’un niveau d’agitation moléculaire. En cinétique, c’est la loi d’Arrhénius* qui permet de quantifier l’effet de la température sur une réaction donnée. Ainsi l’augmentation de la température se traduit d’abord par une augmentation de la vitesse des réactions caractérisant le métabolisme microbien et donc par une augmentation de la vitesse de croissance du germe. En parallèle, cette augmentation de température induit des modifications conformationnelles au niveau de macromolécules impliquées dans la structure ou le métabolisme du microorganisme comme les enzymes. Il en résulte alors une diminution de la vitesse de croissance, puis, quand le niveau de modification devient incompatible avec l’expression du métabolisme, à un arrêt de cette croissance et enfin à la mort quand le niveau de transformations irréversibles atteint une valeur seuil.

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____________________________________________________________________________ Réactions métaboliques Réactions de modifications/altérations ____________________________________________________________________________ Enz1

A currentpointcurrentpoint B Enz1 currentpointcurrentpoint

Enz1D Enz2 B + C currentpointcurrentpoint

D Enz2 currentpointcurrentpointEnz2D

etc ADN currentpointcurrentpoint

ARNm etc ____________________________________________________________________________

* La loi d’Arrhénius donne : k = A.e- Ea

Rt et la représentation log k = f (1/T) donne une droite de pente

- EaR

Pour obtenir des effets antimicrobiens significatifs il faut donc se placer dans des zones de t° pour lesquelles la vitesse de multiplication (résultante de 2 courbes ) est égale à 0. IV.1.1. Terminologie - Définitions 1 - La pasteurisation permet essentiellement la “destruction” des formes végétatives des microorganismes pathogènes et/ou responsables de certaines altérations, microorganismes présents dans l’aliment. Elle conduit ainsi à la “destruction” des moisissures, levures et bactéries à Gram négatif. La plupart des germes sporulés résistent au traitement et certaines bactéries à gram positif ne sont que partiellement détruites (Streptococcus et Lactobacillus du lait par exemple). La pasteurisation est généralement pratiquée à des températures inférieures à 100°C. Elle est effectuée sur des produits relativement sensibles à la chaleur (jambon, jus de fruits, lait, beurre, foie gras etc ...). Comme il est probable qu’il reste dans les produits traités des germes vivants, ces produits sont qualifiés de semi-conserves, leur conservation , de durée peu importante, étant assurée immédiatement après pasteurisation soit par réfrigération soit par congélation. Les couples temps/température permettant de

Vitesse des réactions d’inactivation

Vitesse des réactions métaboliques

Nombre de molécules

actives

Top

Effet antimicrobien

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pasteuriser les aliments varient entre 30 min à 65°C (lait, certaines boissons fruitées, crèmes glacées) et 1 h à 90°C (aliments à moyenne ou faible teneur en eau). Les microorganismes “tests” permettant de concevoir un traitement de pasteurisation sont ceux qui sont “pathogènes” et très thermorésistants sous leur forme végétative. C’est ainsi que Mycobacterium tuberculosis et Streptococcus faecalis ont été pris comme modèles, Streptococcus faecalis étant plus universellement adopté en raison d’une part de sa probabilité de présence dans les aliments non nulle et d’autre part par sa plus grande facilité de culture. Les paramètres de résistance à la chaleur sont indiqués en IV.1.2. La pasteurisation doit donc théoriquement permettre une réduction d’une charge initiale de S. faecalis de 1012 à 1 cellule par unité de volume ou de poids du produit considéré (ml ou g). 2- La stérilisation par la chaleur correspond à un traitement thermique permettant, au plan microbiologique “d’éliminer” tous les microorganismes pathogènes, y compris ceux qui sont sous forme sporulée et pratiquement la plupart des autres germes susceptibles de contaminer le produit traité. Les conserves alimentaires stérilisées présentent donc une très grande stabilité et seules des réactions chimiques peuvent contribuer à diminuer leur durée de conservation. Le qualificatif de stérile signifie qu’il est impossible de détecter des microorganismes revivifiables par des méthodes de culture usuelle (ou que le nombre de survivants est si faible qu’il ne présente aucune signification dans les conditions de conservation). Les couples temps/température permettant de stériliser les produits alimentaires ou autres varient entre 10 min à 115°VC et 30 min à 121°C. Des couples temps/température à effets antimicrobiens équivalents sont présentés en IV.1.2. Les microorganismes test permettant de concevoir un traitement de stérilisation sont donc des germes “pathogènes” sous leur forme sporulée. En technologie alimentaire la spore modèle adoptée est celle de Clostridium botulinum, la stérilisation ayant alors pour objectif de réduire une population théorique de cette spore de 1012 à 1 (par unité de volume ou de poids). En raison du risque lié à la manipulation de spores de Clostridium botulinum , ce sont les spores de Clostridium perfrigens ou mieux de C. sporogenes qui sont choisies comme modèle. Cependant, la nécessité de culture en anaérobiose de ces germes fait que ce sont parfois des spores de Bacillus (B. Stearothermophilus ou B. thermosaccharolyticum ), cultivables en aérobiose qui sont choisies . 3 - La tyndallisation Il s’agit d’un traitement thermique équivalent à des pasteurisations répétitives séparées par des passages à des températures voisines de 30 à 40°C de l’ordre de 10 à 24 h . Au cours de la pasteurisation, seules les formes végétatives sont inactivées tandis qu’au cours des incubations à 30-40°C pendant 10 à 24 h successives à la pasteurisation, la plupart des spores thermo-résistantes sont à même de germer en formant des cellules végétatives qui sont alors inactives par la pasteurisation suivante. 4 - L’ébullition Ce traitement couramment pratiqué peut être considéré comme une “super pasteurisation”. Il ne détruit pas les formes sporulées et il est souvent constaté que dans ces conditions, la germination des spores est favorisée au cours du refroidissement. IV.1.2. Les principaux paramètres d’évaluation des effets des traitements thermiques Les paramètres cinétiques (k : constante de vitesse de la réaction d’inactivation) et thermodynamiques (Ea : énergie d‘activation de la réaction) sont, pour des raisons pratiques et “traditionnelles” substitués par les paramètre suivants :

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1. Le temps de réduction décimale D. Il s’agit du temps, pour un microorganisme donné dans un milieu défini et à une température précisée, permettant de réduire de 90 % le nombre de microorganismes . Pour des températures en °C les valeurs de D sont les suivantes : __________________________________________________________________________________________ Formes végétatives D60 (sec) D65(ses) D85(sec) Formes sporulées D121 (min) __________________________________________________________________________________________ Escherichia coli 75 Clostridium botulinum 0,2 Staphylococcus aureus 300 15 à 130 0,002 à 0,04 Clostridium sporogenes 1,5 Mycobacterium tuberculosis 900 Bacillus coagulans 0,05 Salmonella typhimurium. 0,4 à 2,5 Bacillus stearothermophilus 2 à 5 Salmonella senftenberg 54 0,02 Yersinia enterocolytica 22 0,0007 Shigella dysenteriæ 3 0,0002 Campylobacter jejuni 1,1 0,0007 Vibrio choleræ 12 à 93 0,16 à 30 Vibrio parahæmolyticus 2,8 0,14 Streptococcus faecalis 15 ( D70 = 2,95) Lactobacillus 18 Ascospores Penicillium D82,5 = 9,7 ___________________________________________________________________________________________ 2. La valeur stérilisatrice F qui est la durée du traitement de stérilisation nécessaire pour obtenir, à 121°C, le niveau de réduction No/N choisi, généralement 1012/1 avec des spores de Clostridium botulinum . Dans ce dernier cas F = D.12 soit F = 2,5 min. 3. La valeur pasteurisatrice VP est la durée du traitement de pasteurisation permettant d’obtenir, à 70°C, le niveau de réduction No/N choisi, avec un microorganisme sous forme végétative (généralement Streptococcus faecalis). 4. La valeur Z qui est l’écart de température (exprimé usuellement en °F pour la stérilisation et en °C pour la pasteurisation) permettant de réduire de 90% la durée du traitement pour obtenir un même niveau d’inactivation choisi. 5. Expression mathématique A partir de la figure ci-après il est facile d’établir la relation :

1Z

= Log F - Log tT2 - 250

(En admettant que dans l’intervalle considéré la courbe log t = f (t°) est une droite). On a la même équation en substituant F et VP)

Temps (min)

Z T1 250

Température (°F)

1

0

log t t

10

1

log t

T2

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De l’équation on tire :

Log Ft = T2 - 250

Z soit F = t . 10T2 - 250

Z V.P.= t . 10T2 - 70

10 Quand un produit alimentaire, conditionné en boîtes ou en bouteilles, est soumis à un traitement thermique, sa température n’atteint pas instantanément la température du milieu chauffant. Le transfert de chaleur entre le milieu chauffant et l’aliment sera rapide s’il se fait par convection (produits liquides peu visqueux), lent s’il se fait par conduction (viandes, poissons, produits visqueux etc.) et intermédiaire dans le cas de produits solides dispersés dans une phase aqueuse (plats en sauce , petits pois , lentilles , etc. ) . La mesure des variations de température dans une boîte au cours de son chauffage est réalisable par des thermocouples . Il apparaît ainsi que pour calculer une valeur stérilisatrice ou pasteurisatrice, il faut tenir compte au temps tx à la température Tx de la contribution à l’effet antimicrobien du couple “tx-Tx”. Il est donc nécessaire de calculer l’intégrale :

F =

0

t10

T2 - 250

Z . dt

V.P. =0

t10

T2 - 70

10 . dt

IV.1.3. Facteurs de résistance à la chaleur En général, la plupart des microorganismes sous forme végétative sont “inactivés” en milieu aqueux ou très hydraté après quelques secondes à 100°C. Parmi les nombreux facteurs de variabilité dans la réponse à la chaleur il est possible de citer : • la teneur ou l’activité de l’eau. Plus cette teneur est faible et plus la résistance apparente du germe est élevée. C’est ainsi que la plupart des microorganismes ont une sensibilité maximale à la chaleur en milieu aqueux. • la présence de matières organiques - lipides et protéines : leur présence augmente généralement la résistance thermique de la plupart des germes par des mécanismes différents : isolant naturel , isolant par coagulation. - sels : leurs effets sont surtout fonction de leur concentration et de leur nature; s’ils diminuent dans le produit de façon notable l’activité de l’eau, il augmentent la résistance. - glucides ( cf aw) • pH . La résistance maximale des microorganismes se situe généralement au voisinage de leur pHop de croissance .Pour les spores de Clostridium botulinum les valeurs de D en fonction du pH sont respectivement de : pH = 4 D = 0,12 min pH = 5 D = 0,28 pH = 6 D = 0,5 pH = 7 D = 0,55 • la charge initiale • l’âge: la résistance diminue le plus souvent avec l’âge, mais il n’est pas rare de constater le phénomène inverse. • la température optimale de croissance : la résistance à la chaleur est d’autant plus grande que la température optimale de croissance est élevée IV.1.4 . Technologies (cf cours techno)

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a) Pasteurisateurs et pasteurisation basse (généralement 60°C pendant 10 à 30 minutes) et haute (UHT ; 75 à 90°C pendant quelques secondes) b) stérilisateurs et stérilisation basse (généralement 115 à 120°C pendant 10 à 30 minutes) et haute (UHT; 140 à 145°C pendant quelques secondes) c) Fours (chaleur sèche-four Pasteur) Pour certains matériels ou objets “résistants” à la chaleur (verrerie par exemple) et dont l’hydratation n’est pas souhaitable , la chaleur sèche est utilisée pour obtenir la stérilisation .Les fours Pasteur ainsi utilisés sont en fait des enceintes chauffées par effet joule ; les températures de traitement sont généralement voisines de 160 à 180°C et les temps de traitement sont voisins d’une heure. Le contrôle de stérilité est généralement réalisé par des “kits” . Certains utilisent des spores de Bacillus stearothermophilus ou de Bacillus subtilis respectivement pour contrôler l’efficacité des traitements en milieu humide ou en milieu sec . IV-2. Radiations IV.2.1. Radiations électromagnétiques Il s’agit de radiations dont l’énergie est proportionnelle à la fréquence du rayonnement ou inversement proportionnelle à la longueur d’onde de la radiation. Cette énergie est donnée par la relation : w = hνννν = hc / λλλλ dans laquelle h est la constante de Planck, c la vitesse de la lumière dans le vide, νννν la fréquence et λ la longueur d’onde. Ainsi, plus la longueur d’onde sera petite et plus l’énergie mise en jeu sera élevée. Les longueurs d’onde de radiations électromagnétiques sont indiquées ci-après : infra-rouge > 800 nm visible 400 à 800 nm ultra-violet 10 à 400 nm rayons X 0,1 - 10 nm rayons γγγγ 0,1 - 0,001 nm rayons cosmiques < 0,001 nm Pour les rayonnements ultra-violet, la région active du spectre se situe entre 260 et 280 nm. Ce sont souvent les composés aromatiques qui “absorbent” l’énergie de ces rayonnements ; parmi les composés aromatiques présents dans les protéines microbiennes, ce sont surtout le tryptophane et à un degré moindre la phénylalanine et la tyrosine qui sont à l’origine des effets observés. Dans les acides nucléiques (ADN ou ARN) ce sont les bases puriques et pyrimidiques qui sont impliquées dans les phénomènes antimicrobiens d’irradiation UV. Les effets ionisants faibles mais efficaces contribuent aussi à l’effet antimicrobien ; ces effets sont à l’origine de la formation d’ozone à partir d’oxygène. L’utilisation des UV permet la décontamination de salles ou de hôtes plutôt que leur stérilisation. Appliqués au traitement des eaux, ils ne conduisent qu’à des résultats passables (en raison surtout de leur très faible pénétration qui est de l’ordre de quelques mm).Ils ne sont efficaces que sur les zones illuminées et pour un générateur UV donné l’énergie irradiée varie avec la puissance 3 de la distance à la

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source. Les effets mutagènes cutanés ou les effets irritants au niveau des muqueuses (au niveau oculaire en particulier) nécessitent des protections importantes pour les “utilisateurs” de ce type de radiations. Les rayons X et γγγγ sont considérés comme des moyens de stérilisation à froid des conserves alimentaires ou autres produits. Le coût élevé et l’”image médiatique” de tels traitements ainsi que l’ionisation à laquelle ils aboutissent sont aujourd’hui à l’origine de leur utilisation limitée. Néanmoins il faut savoir que l’irradiation X ou γ est utilisée depuis plus de 25 ans pour stériliser du matériel médico-chirurgical ou des emballages et matières premières employées dans les industries pharmaceutiques ou en cosmétologie. Ses premières applications importantes en industries agro-alimentaires remontent aux années 1990. a) Les rayonnements ionisants Il s’agit de rayonnements électromagnétiques, de même nature que les rayonnements infra-rouge ou visibles, dont l’énergie est suffisamment élevée pour éliminer des électrons des couches périphériques ou profondes des atomes et molécules ce qui conduit à la formation d’ions (d’où le terme ionisation).En raison de leur énergie relativement faible, les rayonnements ultra-violets ne sont que faiblement ionisants. Par contre les rayons X et surtout γ, d’énergie élevée, sont qualifiés de rayonnements ionisants. Cependant, leur énergie ne leur permet ne pas d’atteindre le noyau des atomes : ces rayonnements ne sont pas activants. Rappelons que l’irradiation est un terme générique très vague qui couvre la gamme des longueurs d’onde allant de l’infra-rouge aux rayons cosmiques. L’irradiation ionisante résulte donc de l’utilisation de rayonnements U.V. mais surtout X et γ et n’a rien de commun avec la radioactivité. En effet, la radioactivité résulte d’une instabilité des noyaux de certains éléments qui émettent spontanément des photons (radiations électromagnétiques) et/ou des particules (électrons, neutrons, particules α, etc...). La contamination radioactive résulte généralement d’un dépôt d’isotopes radioactifs sous forme de poussière ou de liquide sur un produit non radioactif. Une des propriétés les plus intéressantes des rayonnements X et γγγγ est que leur application à un produit donné ne provoque qu’une très légère élévation de température. b) Les unités • L’activité ou puissance des sources de rayonnements s’exprime en Curie (Ci). Le Curie est le nombre de désintégrations qui se produit par seconde dans 1 g de radium soit environ 3,7.1010 désintégrations par seconde. L’énergie des radiations émises dépend de la source ; ainsi 1 Ci de 60Co correspond à 15 mW, ce qui permet de traiter environ 10 Kg de produits agro-alimentaires. Le Becquerel (Bq) est l’unité officielle d’activité et correspond à 1 désintégration par seconde. Dans le cas où l’ionisation est obtenue par des particules accélérées à très grandes vitesses, la puissance est exprimée en KW. • Les doses s’exprimes en Gray (Gy) et correspondent à une énergie par unité de poids (1 Gy = 1 J/kg). La dose à appliquer dépend du but recherché (tableau 4). • Le débit de dose correspond à la vitesse avec laquelle on délivre la dose ; il s’exprime en Gray par unité de temps.

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Traitement recherché Dose en kGy inhibition de la germination de bulbes et tubercules 0,04 - 0,1 Inhibition de la reproduction des insectes 0,03 - 0,2 mort des insectes (désinsectisation) 1-3 radicidation1 1-4 radurisation2 1-6 radappertisation3 15-50 mort des virus 20 inactivation d’enzymes 60

1 : la radicidation correspond à l’élimination de germes pathogènes

2 : la radurisation correspond à l’élimination des microorganismes responsables de réactions de détérioration

3 : la radappertisation correspond à la stérilisation. c) Les générateurs. Les sources de radiations ionisantes utilisées actuellement sont : • des isotopes comme le cobalt 60 (60 Co) ou le césium 137 (137 Cs) qui sont des émetteurs γ .Le 60

Co est, en l’état actuel de la technologie, le plus utilisé; il est fabriqué en 5 à 10 mois dans des réacteurs à partir de 59 C0. Le Co est radioactif et émet un rayonnement ß- peu énergétique (rayonnement d’électrons) et deux rayonnements γ très énergétiques d’environ 1,25 MeV (méga électron volt : 1KWh = 2,25. 10 19 MeV) qui ne perdent qu’environ 1,6% de leur énergie dans la traversée de 40 cm d’eau. La période du 60 Co est d’environ 5 ans, c’est à dire qu’il perd en 5 ans la moitié de son activité. Pratiquement cela signifie que les sources de 60 Co seront utilisables une dizaine d’années; ensuite elles seront éliminées avec les déchets des centrales nucléaires qui sont vitrifiées et stockés. Le 60Co pur a une activité de 1150 Ci / g; celui utilisé dans l’industrie est mélangé avec du cobalt ordinaire non radioactif et possède une activité de 30 à 100 Ci / g. Il est usiné en plaquettes ou pastilles qui sont conditionnées dans des doubles enveloppes étanches souvent sous forme de barreaux. Ces sources sont disposées sur des rateliers et forment le générateur-émetteur de rayonnement de l’irradiateur. • des générateurs de rayons X qui sont obtenus par chocs d’électrons préalablement accélérés sur une cible. Le rendement de transformation de l’énergie cinétique de l’électron (w = 1/2 mv2) en énergie électromagnétique (w = hν) est inférieur à 7%. • des accélérateurs de particules. Dans ce cas, l’ionisation est obtenue par “bombardement” du produit par des électrons accélérés à très grande vitesse (plusieurs milliers de km/sec). L’énergie cinétique de ces particules doit être de l’ordre de 5 à 10 MeV pour que ce rayonnement soit utilisable en industries agro-alimentaires. En raison de leur nature corpusculaire, ils sont moins pénétrants que les rayonnements γ ou X. Ainsi, un rayonnement électronique de 1 MeV sera totalement absorbé dans 0,5 cm d’eau. d) Effets des radiations ionisantes. L’effet chimique primaire du rayonnement consiste en un arrachement d’électrons de la matière irradiée. Ces électrons acquièrent une grande énergie (de l’ordre du MeV) et vont interagir avec les électrons périphériques des atomes et molécules pour donner des réactions secondaires et des électrons secondaires etc...

A A+ + 1 électron A*

radiation B – C B – C+ + 1 électron B – C* B. , C.

D – E D – E+ + 1 électron D – E* D. , E.

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Il apparaît alors des atomes ou des molécules excitées qui donnent naissance à des radicaux libres responsables des effets chimiques ou biologiques observés au cours de l’irradiation. Ces radicaux libres sont très réactifs et peuvent : • soit former entre eux et au hasard des rencontres de nouvelles liaisons (donc de nouvelles espèces moléculaires) • soit rompre d’autres liaisons et induire de nouveaux radicaux libres. B. + C. +D. + E. BC, BD, BE, CD, CE, DE (dans cet exemple, 4 espèces moléculaires nouvelles sont créées : B-D, B-E, C-E, et C-D) Par exemple, la radiolyse de la glycine qui est le plus simple des acides aminés constitutifs des protéines fournit un très grand nombre de dérivés : H2O2, H2, NH3, CO2, HCHO, HCOOH, CH3COOH, CHOCH2COOH, HOOCCH2CH2CH (COOH) NH2. 1) Actions sur les molécules d’eau. L’eau est un composant important de la plupart de nos aliments. Son irradiation γ conduit à la formation de radicaux libres oxydants tels que les radicaux peroxydes. Ces radicaux sont alors capables d’oxyder tous les composants oxydables de l’aliment (lipides insaturés, vitamines A, C, E et B, acides aminés soufrés, etc...) H2O H* + *OH 2 *OH HOOH H* + *OOH (radical peroxyde) Pour minimiser ce phénomène, il est conseillé soit de déshydrater soit de congeler le produit avant de l’irradier. Dans ce dernier cas, c’est un effet cage qui limitera l’action des .*OOH 2) Actions sur les molécules organiques. - Les sucres simples ne sont pas notablement modifiés jusqu’à 10 kGy. - Les amidons sont dépolymérisés à partir de 5 kGy avec production de glucose, maltose, dextrines, etc. - Les protéines sont peu affectées jusqu’à 10 kGy. Il se produit néanmoins des hydrolyses de liaisons peptidiques et des libérations de composés soufrés (H2S, CH3SCH3) malodorants. - Les lipides insaturés subissent des oxydations et les réactions de rancissement sont importantes. - Les vitamines A et E sont sensibles au traitement mais peuvent être en grande partie préservées par congélation préalable du produit. La vitamine B1 est la plus radio-sensible. La vitamine C s’oxyde d’abord en acide déhydroascorbique qui possède l’activité vitaminique C. - Les enzymes sont peu affectées et les réactions défavorables qu’elles sont susceptibles de catalyser peuvent se poursuivre dans l’aliment irradié. - Les toxines microbiennes ne sont pas détruites aux doses habituelles. - Les complexes pecto-cellulosiques des aliments végétaux subissent des hydrolyses partielles dont l’effet sur la texture peut être très important (perte de fermeté des fruits irradiés) - Les acides nucléiques (ADN et ARN) subissent des hydrolyses partielles qui rendent impossibles la lecture et l’expression du code génétique. Par ailleurs, il peut se former des liaisons entre bases qui contribuent à la non-fonctionnalité de ces molécules. Ce sont surtout ces altérations des acides nucléiques

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qui empêchent la division cellulaire et par conséquent qui “inactivent” les insectes, germes, microorganismes et virus . e) Actions sur les microorganismes. Les effets des radiations sur les microorganismes sont fonction de la dose (intensité-temps) de radiations absorbées et sont, dans leur interprétation, à rapprocher des effets de la chaleur (température-temps) déjà décrits. La cinétique de destruction suit une loi comparable à celle énoncée avec la température. Les doses de réduction en KGy permettant de réduire de 90% le nombre de germes vivants sont indiquées, pour certains microorganismes, dans le tableau ci-dessous. microorganisme dose (KGy) microorganisme dose(KGy) Pseudomonas aeruginosa 0,1 Staphylococcus aureus 0,8 - 1,9 Lactobacillus 0,1 - 0,2 Clostridium botulinum type E 1,2 - 3 Escherichia coli 0,15 - 0,3 spores de Cl. botulinum 3,5 - 5 Shigella sp 0,25 - 0,4 Micrococcus radiodurans 5 - 8 Salmonella sp 0,5 - 1 levures 0,8 - 1,2 Streptococcus faecalis 0,75 - 1 moisissures 0,4 - 1,3 Moraxella 0,8 - 1,3 poliovirus 14 Aux doses habituelles utilisées pour traiter les produits carnés et de nombreux produits végétaux (2 à 4 kGy) , une réduction correspondant à environ 12 D est obtenue pour la plupart des germes pathogènes, ce qui permet un bon assainissement . Par contre, le nombre de spores de Clostridium botulinum et des cellules de Staphylococcus et Moraxella sera insuffisamment réduit et de ce fait les produits seront potentiellement dangereux. La destruction de ces microorganismes requiert des doses 10 fois plus importantes soit des doses d’environ 20 à 50 kGy. Dans ce cas, les altérations apportées à l’aliment sont importantes. f) Technologies. La protection des personnels assurant le fonctionnement des irradiateurs est principalement assurée par des enceintes épaisses et absorbantes des rayonnements (ciment, plomb). La chambre d’irradiation est isolée par des sas et ne doit rester accessible qu’aux produits. Il existe divers types d’irradiateurs γ qui diffèrent les uns des autres essentiellement par le mode de présentation à la source émettrice (balancelles, palettes, en vrac sur des convoyeurs). L’aliment emballé ou non est véhiculé par des balancelles ou des palettes jusqu’à la chambre d’irradiation contenant la source. Au cours de son passage à proximité de la source, il reçoit une dose qui est fonction de la puissance, de la distance et du temps d’irradiation. Pour éviter que l’irradiation ne se fasse que par un des côtés de la denrée, il est procédé à un retournement à la fin du premier passage. Les possibilités d’irradiation de nos aliments varient énormément en fonction des pays. En France, cette technologie de conservation est autorisée par exemple sur les pommes de terre, oignons, échalotes et aulx à des doses comprises entre 0,075 et 0,15 kGy pour empêcher la germination, pour la radappertisation des épices, les légumes déshydratés ou encore des mélanges de céréales à des doses inférieures à 11 KGy. Le principal avantage apporté par cette technologie de conservation réside dans le fait que la température ne varie pas au cours du traitement : il s’agit d’un procédé “à froid”. Toutes les nombreuses études nutritionnelles et toxicologiques qui ont été réalisées à ce jour n’ont pas permis de mettre en évidence d’effets “très” défavorables aux doses utilisées.

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IV.2.2. Radiations électroniques (cf IV-2-1-c) Les électrons obtenus par effet thermoélectrique puis accélérés à très grande vitesse par un champ électrique ont un pouvoir de stérilisation voisin de celui des rayons γ. De tels rayonnements sont orientables à volonté. Leur pouvoir pénétrant est plus faible que celui des rayons γ. Leur principal défaut est d’altérer les substances organiques soumises à leur action. IV.2.3. Radiations soniques. Les ultra-sons tuent les microorganismes en suspension par un effet “mécanique” de vibration. De telles radiations sont surtout utilisées comme moyen de rupture des structures bactériennes et/ou d’extraction des composants cellulaires. Transmis dans les milieu matériels et pas dans le vide il permettent d’atteindre des zones difficilement accessibles à d’autres agents antimicrobiens. Leur effet est , comme pour les autres types de radiations, inversement proportionnel à leur longueur d’onde ou proportionnel à leur fréquence. IV . 3. Elimination mécanique. IV.3.1. Filtration stérilisante . Il est possible de réaliser des filtrations stérilisantes en utilisant des supports poreux organiques (dérivés de la cellulose, polyamide, téflon, etc) ou minéraux (filtres d’amiantes, d’alumine, de porcelaine, de verre fritté, amiante, etc .) au niveau desquels la taille des “pores” est parfaitement contrôlée et de dimension inférieure à celle de la plupart des microorganismes à retenir (∅ � 0,5 µm). Ces méthodes restent néanmoins limitées aux liquides peu chargés en matières organiques en suspension (boissons type bière, vin et certains jus de fruits). Elles présentent l’avantage de ne pas modifier les qualités organoleptiques sauf dans quelques cas où des rétentions de composés d’arômes sur le support se produisent. Il existe des systèmes industriels tubulaires ou multitubulaires relativement performants . Réalisés en alumine ou avec d’autres minéraux, ils supportent des débits et pressions élevés et leur nettoyage à l’hydroxyde de sodium ou aux acides est possible. Au niveau du Laboratoire, ce sont surtout des filtres circulaires en dérivés de cellulose qui sont utilisés. Stérilisables par la chaleur, leur diamètre varie du cm à une dizaine de cm. Un équipement adapté permettant la filtration est proposé par de nombreux fabricants. Il est alors possible de stériliser à froid des solutions de produits thermo-sensibles (vitamines) ou des mélanges de produits (glucides réducteurs - protéines) dont l’intégrité est incompatible avec la stérilisation par la chaleur (réaction de Maillard le plus souvent). Il faut signaler enfin la possibilité d’emploi de ces méthodes pour des numérations de diverses flores ou des recherches de germes présents en très petit nombre dans de très grands volumes liquides. IV.3.2. Centrifugation. La centrifugation au dessus de 5000 g permet de diminuer la charge microbienne (bactofugation en industrie laitière) ce qui rend beaucoup plus efficace la pasteurisation. Pour les laits non stérilisables : • à 60°C, 95 % des spores sont éliminés par réaction avec des agglutinines associées au globule gras et se retrouvent donc dans la phase légère • à 80°C, les agglutinines sont rapidement dénaturées et perdent leur activité en une dizaine de minutes ; 98 à 99 % des spores sont alors éliminées dans le culot. IV - 4 . Micro-ondes L’effet des micro-ondes sur les microorganismes présents dans les aliments résulte de l’”agitation” des dipôles que constituent surtout les molécules d’eau puis par conduction / convexion sur celle des autres

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molécules. L’agitation moléculaire observée est alors comparable à celle obtenue par d’autres moyens (combustion, effet joule, induction, vapeur etc) et la ”chaleur” obtenue peu s’analyser d’une façon très voisine de celle décrite lors de l’étude des effets de la température. IV . 5 . Hautes pressions en présence ou non de gaz La plupart des microorganismes sont sensibles aux hautes pressions. Cela résulte de déstructuration irréversibles de structures cellulaires. Il faut des pressions voisines de 5000 bar pour espérer, au cours du cycle pressurisation / dépressurisation, obtenir des contraintes mécaniques de déformation suffisantes pour casser des structures cellulaires et inactiver ainsi les micro-organismes. A ces pressions seules des formes végétatives sont sensibles à ce type de traitement. Les traitements en présence de gaz sous pression se traduisent selon lez gaz, les microorganismes et les pressions, par des effets antimicrobiens plus ou moins marqués. V. AGENTS CHIMIQUES. Tous les composés chimiques possédant un effet antimicrobien ne sont pas utilisables comme antiseptiques ou désinfectants. Certains, comme les fluorures ou les cyanures sont de puissants poisons cellulaires dont la toxicité interdit l’emploi. D’autres, tels que les antibiotiques et les sulfamides sont traités à part en raison de leur rôle thérapeutique. V.1. Les antiseptiques, les désinfectants et les conservateurs alimentaires. Le choix d’un antimicrobien dépend de l’usage auquel il est destiné, de son activité, de sa toxicité, de sa stabilité, de son pouvoir corrosif ou colorant, de son odeur etc... En l’état actuel de nos connaissances, l’antimicrobien idéal n’existe pas. V.1.1. Mode d’action. Les mécanismes biochimiques impliqués dans l’effet ou les effets antimicrobiens des antiseptiques, désinfectants, antibiotiques ou des conservateurs alimentaires sont souvent multiples et d’une grande diversité. Les antimicrobiens agissent soit en altérant une structure fondamentale et vitale de la bactérie, soit en inhibant son activité métabolique. Il n’est donc pas possible de présenter une analyse exhaustive des différents systèmes antimicrobien / milieu / microorganisme. Néanmoins des grandes classes de mécanismes d’action peuvent être décrites : • oxydation de protéines, de vitamines • coagulation des protéines ; la perte de certaines ou de toutes les activités enzymatiques par dénaturation signifie la mort du microorganisme. La chaleur, les alcools coagulent les enzymes. • formation de complexes avec des macromolécules : complexes avec des métaux lourds • altération des acides nucléiques : les colorants basiques (bleu de méthylène, violet de gentiane) réagissent avec les acides nucléiques, ce qui conduit à leur inactivation. • altérations de la paroi de la membrane : le lysozyme hydrolyse la paroi des bactéries à Gram positif ; ces dernières éclatent alors sous d’effet de leur pression osmotique interne. • actions sur le métabolisme ; elles correspondent à des inhibitions enzymatiques. Il s’agit en fait de la résultante d’effets déjà décrits plus globalement ; ainsi, les sels de métaux lourds (mercure et dérivés) sont susceptibles de se combiner avec les groupements SH des enzymes ; le peroxyde d’hydrogène oxyde les groupements SH en SO3H , S-CH3 en sulfoxyde ou sulfone, les noyaux indole en cynurénine etc., ce qui conduit à une perte d’activité.

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• altérations de la membrane cytoplasmique : elles entraînent des pertes de substances, une perte de spécificité de “filtre” une désorganisation du métabolisme. Certains tensioactifs sont particulièrement actifs sur les composants hydrophobes de la membrane cytoplasmique qui est de nature lipoprotéique . V.1.2. Classification. La classification basée sur la parenté chimique, le mode d’action ou le mode d’utilisation de ces substances chimiques ne peut être que limitative. V.1.2.1. Agents oxydants. a) Le peroxyde d’hydrogène Le peroxyde d’hydrogène (ou eau oxygénée, HOOH) est un antiseptique efficace. A 3 % (10 volumes) en solution aqueuse, il s’agit d’un bon désinfectant. Son utilisation est limitée en raison de sa décomposition rapide. Il s’agit d’un composé inodore, incolore. Ce peroxyde d’hydrogène conduit à l’oxydation des résidus de cystéine et de méthionine des protéines, celles-ci perdant alors leur fonction biologique. D’autres substances sont aussi oxydées dans ces conditions : ainsi des peroxydes apparaissent dans les lipides insaturés ; certaines vitamines (surtout A, D, C, B1) sont oxydées au cours de ce traitement. Les peroxydes permettent par ailleurs de “blanchir” de nombreux composés. Ce dérivé est autorisé aux USA pour stériliser des laits destinés à la fabrication de certains fromages. Sa disparition du produit après addition est liée à la présence d’une activité catalasique normalement présente dans les laits crus. La mise en évidence du traitement ne peut alors s’effectuer que par évaluation des oxydations résultant du traitement. En France et en Europe, le peroxyde d’hydrogène permet la stérilisation de certains réservoirs mais surtout celle des emballages de type Tétrapak, le conditionnement des produits liquides stérilisés en vrac se faisant alors en conditions aseptiques. Les perborates alcalins, les persulfates alcalins, qui en présence d’eau donnent du peroxyde d’hydrogène, sont quelquefois utilisés en hygiène dentaire. Le temps de contact pour “désinfecter “ avec du peroxyde d’hydrogène à 3 % est de : Neisseria gonorrhea 0,3 Hæmophilus influenzæ 1,5 Pseudomonas aeruginosa 2,2 Escherichia coli 3,0 Staphylococcus aureus 12,5 Candida albicans 21,2 Aspergillus niger 45,3 b) Le chlore et ses dérivés Le chlore gazeux et surtout ses dérivés chimiques constituent les antiseptiques ou désinfectants les plus communs. Ils sont utilisés pour le traitement des eaux de boisson, de piscine, pour la désinfection des locaux, d’objets contaminés, etc... • chimie et mécanisme d’action Les formes gazeuses sont difficiles à manipuler.

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Le dioxyde de chlore (ClO2) est environ 2,5 fois plus oxydant que le chlore gazeux. Avec ce dérivé l’oxydation passe par la formation d’acide hypochloreux. L’effet de cette forme de chlore n’est pas diminué par des pH élevés et cet effet dure plus longtemps qu’avec le chlore et n’est pas affecté par l’ammoniac ou les autres formes d’azote. Les composés liquides tels que les hypochlorites et les chloramines sont de loin les composés les plus utilisés. L’hypochlorite de sodium, ou eau de Javel, est d’usage universel et correspond à une solution de chlore dans l’hydroxyde de sodium (NaOH + Cl2) Les mécanismes d’action de ce dérivé du chlore sont complexes et dépendent de la forme active. Ainsi il est possible d’écrire :

currentpoint

currentpoint

NaO- + Cl+NaOCl HOCl + Na OHNaOCl + H2O

Hydrolyse de l'hypochlorite :OH- + Cl+OHCl

H+ + OCl- avec pKa = 3,2.10 -8 à 25°COHClHOCl + H+ + Cl-

Hydrolyse du chlore :Cl2 + H2O

L’acide hypochloreux est électrophile par ses atomes d’oxygène mais surtout de chlore qui est partiellement caractérisable par sa charge +. Il se combine ainsi avec une affinité élevée à des paires d’électrons, ce qui constitue la base des substitutions électrophiles et additions électrophiles avec les atomes de carbone organique ou avec l’azote aminé. La plupart des composés organiques sont oxydables par le chlore et dérivés qu’il s’agisse d’acides gras, d’esters, de composés aromatiques, d’alcools, d’aldéhydes, d’acides aminés aromatiques, de phénols ou encore de dérivés. ø Les composés alimentaires ou microbiens impliqués dans les substitutions électrophiles sont ceux qui contiennent sous forme libre ou combinée les composés suivants : parmi les aromatiques (phénylalanine, tyrosine, acide p-aminobenzoïque , composés phénoliques ou polyphénoliques) et parmi les hétérocycliques (tryptophane, histidine, proline, purines, pyrimidines, acide nicotinique, niacine, pyridoxine, acide benzoïque, antioxydants comme le BHA ou le BHT) ø Les composés alimentaires ou microbiens impliqués dans les additions électrophiles sont ceux qui contiennent sous forme libre ou combinée les composés suivants : Les molécules à doubles liaisons conjuguées comme les caroténoïdes ou les xanthophylles, les acides gras insaturés et leurs dérivés, les phospholipides, etc. Quand du chlore est incorporé à une molécule organique, il augmente la lipophilie ou l’hydrophobicité de celle-ci. L’effet antimicrobien et sporicide de ces dérivés du chlore diminue quand le pH augmente. Ainsi l’acide hypochloreux possède des effets antimicrobiens beaucoup plus élevés (80 à 100 fois ) que les ions OCl- . Les augmentations de température ou de concentration augmentent l’effet . Les spores sont en moyenne 10 à 100 fois plus résistantes que les formes végétatives . La présence de matières organiques diminue l’effet antimicrobien. De très nombreux travaux ont été et sont consacrées aux mécanismes antimicrobiens du chlore et de ses dérivés. Une des premières hypothèses avancées concernait les effets de ces produits sur la membrane cytoplasmique par formation de dérivés N-chloro, ce qui se traduit par des altérations du métabolisme cellulaire résultant des changements de perméabilité.

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D’autres travaux ont montré que le chlore pénètre rapidement dans la cellule microbienne et réagit avec les composés cytoplasmiques avec formation de dérivés N-chloro toxiques. Du fait de son efficacité à faible concentration, de nombreux auteurs ont suggéré que cet antimicrobien inhibait des réactions enzymatiques clés de la vie cellulaire par oxydation de groupes SH des catalyseurs protéiques. • Applications Pour la désinfection des surfaces et matériels dans les industries, l’hypochlorite de sodium est généralement utilisé à des doses de 100 à 300 ppm de chlore actif alors que des doses de 1 à 5 ppm permettent de diminuer les charges microbiennes de surface de certains produits comme les fruits ou les viandes. Pour améliorer sa couleur et ses propriétés boulangères, la farine est soumise à des traitements de chlore gazeux à des concentrations voisines de 1500 à 2500 ppm. En France, la concentration de ces dérivés est exprimée en degré chlorométriques (le degré chlorométrique correspond au volume de chlore dégagé par kg de produit). Au laboratoire la sanitation de surfaces peu contaminées est réalisable avec des solutions à 1000 ppm. Les solutions à 2500 à 5000 ppm sont utilisées pour le pot collecteur de pipettes et lames et celles à 10000 ppm pour les zones très contaminées. La stabilité des solutions est mauvaise et la concentration diminue très rapidement (24 heures pour les solutions diluées). Le dioxyde de chlore permet la stérilisation et la désodorisation de l’eau. L’étude de la toxicité du chlore et dérivés (aigüe ou effets mutagènes) a fait l’objet de nombreuses publications. Ce sont les dérivés chlorés qui se forment au cours du traitement qui sont à l’origine de ces effets (chloroforme , etc.) Les préparations antiseptiques de dérivés du chlore comme les liqueurs de Labarraque ou de Dakin sont préparées en partie avec une dilution d’hypochlorite. Les chloramines (chloramine T) permettent d’obtenir des actions plus durables que celles produites par les hypochlorites, mais leur efficacité est moindre. Elles sont surtout utilisées pour la désinfections d’eau de piscines. Une des réactions probables de ces dérivés est la suivante :

CH3 S

O

O

N

Na

Cl

CH3 S

O

O

NH2

+ NaOH + HO Cl

H2O

c) L’iode et ses dérivés. Il s’agit de l’un des désinfectants les plus anciens. Bactéricide et fongicide, il est peu soluble dans l’eau, mais facilement soluble dans l’alcool ou des solutions aqueuses d’iodures de potassium ou de sodium. Les solutions iodo-iodurées (iode et iodure) ou teintures d’iode ou Lugol sont utilisées pour désinfecter les plaies superficielles. Certains détergents peuvent solubiliser l’iode et lui servir de support : iodophores. Les iodophores sont actifs avec 150 ppm d’iode. La solution alcoolique (50%) d’iode à 1500 ppm a une activité sporicide très nette. Les mécanismes de l’activité antimicrobienne sont à rapprocher de ceux précédemment décrits avec le chlore. D’autres dérivés d’halogènes comme le fluor ou le brome possèdent des effets antimicrobiens mais sont peu utilisés en raison de leur difficulté de manipulation ou de leur toxicité .

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V.1.2.2. Les métaux lourds et leurs sels. Certains métaux possèdent un effet microbicide important. Ce pouvoir qualifié d’effet oligo-dynamique s’exerce à des doses infimes peut s’expliquer par sa très faible solubilité et la faible ionisation du métal et par l’affinité de ces ions pour les protéines cellulaires. L’argent et certains de ses dérivés permettent la stérilisation des eaux de piscine, et la préparation de pansements antiseptiques. Les sels de métaux lourds les plus utilisés sont les sels d’argent, de mercure, de cuivre, de zinc et d’or. Leur efficacité est plus grande que celle des métaux correspondants. Ils inactivent la cellule en précipitant les molécules protéiques et plus particulièrement celles dotées d’activité enzymatique ou en se combinant avec les groupements SH.

mercure chlorure mercurique biiodure de mercure cyanure de mercure oxyde de mercure

pommades antiseptiques antisyphilitique désinfectant instruments chirurgicaux préparations ophtalmiques

mercurochrome mercryl : mercurobutol merfène : borate de phényl mercure merseptyl : merthiolate de sodium

antiseptiques de la peau et des muqueuses

(conservateur biologique)

argent nitrate en solution 1 % préparations colloïdales

ophtalmie gonococcique du nouveau-né antiseptiques en ORL ou ophtalmo désinfectants en traitement des eaux

cuivre sulfate puissant antifongique ( mildiou de la vigne) pommades , collyres

zinc sulfate collyre , pommades cicatrisantes

or chlorure ou cyanure "historiquement antituberculeux"

DERIVES UTILISATIONS

V.1.2.3. Les alcools.

Les alcools inférieurs sont utilisables comme agents antimicrobiens ; ils diminuent d'autant plus la constante diélectrique du milieu que leur nombre d'atomes de carbone (nombre de méthylène CH2) est élevé et donc leur apolarité ou leur hydrophobicité élevée (D = 34 et 26 respectivement pour le méthanol et l’éthanol) ). Classement par effet antimicrobien croissant : CH3OH < CH3CH2OH < CH3CH2CH2OH < CH3CH2CH2CH2OH La solubilité dans l’eau devient très faible à partir de C6 CH2OHCH2OH < CH3CH2OH

A faible concentration, les alcools provoquent une dénaturation forme globulaire currentpointcurrentpoint

pelote statistique. Cependant, à haute concentration et sous l'effet de la température une transition forme globulaire currentpointcurrentpoint

hélice α currentpointcurrentpoint pelote statistique intervient. La stabilité de la forme intermédiaire

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α-hélice est d'autant plus grande que la longueur de la chaîne hydrocarbonée de l’alcool ou mieux l’hydrophobicité de cette chaîne est élevée. Les effets liés à la dénaturation sont parfois réversibles. Plus la masse molaire de la protéine est élevée et plus sa précipitabilité est grande. La dénaturation des protéines membranaires ou cytoplasmiques à activité enzymatique entraîne la perte de leurs propriétés fonctionnelles et donc la mort du microorganisme si elles sont impliquées dans un mécanismes “fondamental”.

log S log S

molarité

0 105 15

méthanol

éthanolpropanol

1 2 3 4

cytochrome C

myoglobine

chymotrypsinogène

nombre d'atomes de carbone de la chaîne hydrocarbonée

Solubilité des protéines en milieu alcoolique et corrélation entre la dénaturation et le nombre d'atomes du carbone de l'alcool et la nature de la protéine

La température joue un rôle déterminant dans les phénomènes de dénaturation/précipitation induits par les alcools. La cinétique de précipitation suit un ordre apparent de 1. L'hydrophobicité de la protéine influence également sa susceptibilité à la dénaturation en milieu alcoolique. Ainsi plus une protéine a une hydrophobicité moyenne élevée (mais aussi une hydrophobicité de surface importante) et plus la concentration optimale en alcool pour la précipiter est faible.

x +

molarité en alcool

(kJ.résidu ) -1

4

5

10 16 13

collagènemyosine

catalaseglucose oxydase

énolase

aldolase

7

hydrophobicité solubilité

Corrélation entre la susceptibilité à la dénaturation et l'hydrophobicité de quelques protéines. Pour des teneurs très élevées en alcool, la solubilité de la protéine dénaturée augmente parfois, par interaction entre les groupements hydrophobes démasqués et le solvant. Les alcools agissent aussi par effet solvant au niveau des composés de la membrane cytoplasmique .

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 115

L’isopropanol est l’alcool à effet antiseptique le plus utilisé aux USA.

L’éthanol présente un effet antiseptique maximum pour des dilutions voisines de 50%. En effet si des bactéries sont présentes dans une plaie au contact de sang ou de lymphe, la coagulation rapide des protéines sanguines ou lymphatiques constituera une barrière physique à la diffusion de l’alcool au contact de certains germes présents dans des zones “profondes”. Il faut donc que la vitesse de dénaturation des protéines ne soit pas trop élevée pour permettre à cet agent antimicrobien de se trouver au contact des germes au niveau desquels il agira alors avec une efficacité moins grande que s’il était concentré. L’effet microbicide direct sur le microorganisme reste d’autant plus grand que la concentration en éthanol est élevée. Il est peu actif sur les formes sporulées. Il est utilisé comme désinfectant cutané ; son action est superficielle. L’éthanol est un conservateur alimentaire connu depuis l’antiquité. Le méthanol est moins actif et plus nocif. Inhibiteur de la monoamine-oxydase cérébrale avec des lésions irréversibles . Les alcools supérieurs (propylique, butylique, amylique) ont un pouvoir bactéricide qui augmente avec leur masse molaire, mais leur solubilité dans l’eau diminue parallèlement, ce qui limite leur usage. L’efficacité des alcools est augmentée par association avec du formol (10% final) ou avec de l’hypochlorite de sodium (2000 ppm). Les alcools (éthanol et propanol) sont efficaces à des concentrations voisines de 70 %. Ils ne sont pas efficaces contre les spores fongiques et sont rapidement inactivés par les protéines. V.1.2.4. Les phénols. Il s’agit d’un groupe d’antimicrobiens pour la plupart “odorants” dotés de propriétés microbicides dont les utilisations à des fins antiseptiques et désinfectantes dans le passé étaient nombreuses. Il s’agit de produits solides, la solubilité dans l’eau des diphénols étant plus élevée que celle du phénol. Le mécanisme d’action principal est lié à l’hydrophobicité de leur noyau “phénol”. Dans le schéma qui suit les effets antimicrobiens sont classés en fonction de la structure chimique de ce noyau . Ainsi l’effet antimicrobien du phénol est moins important que celui du thymol qui possède un “groupe” plus hydrophobe. Parallèlement la solubilité diminue avec cette hydrophobicité. Certains de ces composés présentent une toxicité importante et les composés polycycliques possèdent pour la plupart des effets mutagènes ou cancérigènes. Bactéricide et fongicide, le phénol est peu actif sur les formes sporulées. Son action augmente en présence de sels de sodium ou de potassium . Son action diminue en présence de soude et de matières organiques. Les solutions de phénols clairs sont utilisés à la concentration de 1 à 5 %, leur stabilité est d’environ 1 semaine.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 116

currentpoint

currentpoint

OH OHCH3

OH

OH

OH

OCH 3

OH

OH

OH

OH

OH

OH

(CH2)5CH3

CH3CHCH3

CH3OH

OH

OCH 3

CH2CH

CH2

OHα-naphtol

eugénol

thymol

hexylrésorcine(antiseptique urinaire)

gaïacol

hydroquinone

pyrocatéchol

résorcinol

crésolphénol

et isomères ortho et méta

Il existe des dérivés complexes, comme l’hexachlorophène, dont l’effet antimicrobien est important.

CH2

Cl OH

Cl Cl

Cl

Cl Cl

OH

V.1.2.5. Les savons et détergents (cf Cours de Technologie alimentaire) a) Les savons. Il s’agit le plus souvent de sels de sodium ou de potassium d’acides gras de masse molaire élevée. Comme dans le cas des alcools ou des phénols, il s’agit de molécules bipolaires avec une zone hydrophobe et une zone hydrophile mais qui, dans ce cas, est représentée par un groupement polaire ionisé (+ ou -) alors que la zone polaire des alcools ou phénols n’est pas (ou moins) ionisable. Cette propriété amphiphile est à l’origine de la diminution de la tension interfaciale qu’ils génèrent en se positionnant au niveau d’interfaces de liquides non miscibles. Leur pouvoir antiseptique varie en fonction des espèces microbiennes. Leur action est essentiellement mécanique. Ils abaissent la tension superficielle et augmentent le pouvoir mouillant de l’eau. Les germes sont éliminés par rinçage; Le ricinoléate de sodium est un des rares savons à posséder des propriétés antiseptiques (il s’agit d’un composé à chaîne aliphatique relativement hydrophobe en C20:4) . b) Les détergents. - détergents anioniques comme le laurylsulfate de sodium ou SDS : CH3-(CH2)11-OSO3- Na+) ou le teepol ( C12 H25 OSO3- Na+. - détergents cationiques. Il s’agit essentiellement d’ammoniums quaternaires.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 117

Il existe des tensioactifs (émulsifiants) comme des “sucroglycérides”sans effet antimicrobien . L’activité antimicrobienne des détergents anioniques est généralement faible. Certains de ces tensioactifs sont associés à des dérivés de métaux ( mercryl-laurylé) et les antiseptiques obtenus sont très efficaces.

currentpoint

currentpoint

N +CH3

CH 3

CH 2

C16H32 N +CH 3

CH 3

CH 3

C33H66 N+CH3

CH3

C16H33

OH

biocidanbromure de diméthylcétylcyclohéxyl ammonium

cétavlonbromure de cétyltriméthylammonium

zéphirolchlorure d'alkyldiméthylbenzyl ammonium

Br-Br -

Cl-

Les détergents à effet antimicrobien le plus net sont les dérivés des ammoniums quaternaires. Leur pouvoir mouillant et émulsifiant est élevé. Ils sont bactériostatiques à faibles concentrations (1 pour 10000 ou 1 pour 1000 000). Ils sont stables, incolores le plus souvent et à odeur agréable. Comme pour les autres tensioactifs, leur pouvoir moussant est fonction du niveau de “branchements” de la chaîne hydrophobe. Leur toxicité leur interdit toute utilisation en médecine interne. Ils sont utilisés comme désinfectants et antiseptiques cutanés . Les ammoniums quaternaires sont généralement employés à des concentrations de l’ordre de 10 o/o à 1

o/oo. Leur double action (microbicide et détergente) et leur odeur agréable les fait utiliser largement. Non biodégradables pour la plupart, ils empêchent souvent les microorganismes de participer à l’auto-épuration V.1.2.6. Les agents alkylants Cf V.1.3.1. Formol et glutaraldéhyde V.1.2.7. Les colorants. Il s’agit de substances à pouvoir antiseptique très variable. Ils ne sont utilisés que pour des usages locaux et permettent en microbiologie analytique de fabriquer des milieux de culture sélectifs. FAMILLE C OLORANT UTILISATION Thiazines Bleu de méthylène Antiseptique faible Triphénylméthane Vert mamachite Désinfection des plaies Vert brillant Violet de méthyle Antiseptique urinaire Violet de gentiane Acridine Trypaflavine Désinfectants locaux Gonacrine Certains colorants possèdent une action sélective sur les bactéries à Gram positif ou à Gram négatif : le cristal violet, le vert brillant, le vert malachite inhibent les bactéries à Gram positif ; l’éthyl-violet inhibe les Bacillus ; les dérivés de l’acridine inhibent les bactéries à Gram positif. Cette propriété est essentiellement utilisée pour concevoir des milieux d’isolement ou de culture sélectifs. Le tableau ci-après résume l’activité et les potentialités d’emploi de quelques agents désinfectants.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 118

TOXICITE

phénols

hypochlorites

alcools

formaldéhyde

glutaraldéhyde

iodophores

ammoniums 4aires

levu

res

et m

oisi

ssur

es

bact

érie

s gr

am -

bact

érie

s gr

am +

myc

obac

téri

es

spor

es b

acté

rien

nes

prot

éine

s

mat

éria

ux

eau

dure

déte

rgen

ts

ACTIVITE CONTRE INACTIVE PAR

peau

yeux

poum

ons

+++ +++ +++ ++ - + ++ + C + + -

+ +++ +++ ++ ++ +++ + + C + + +

- +++ +++ +++ +++ +++ + + + - + +

+++ +++ +++ +++ +++ + + + _ + + ++

+++ +++ +++ ++ +++ + + + - + + +

+++ +++ +++ ++ + +++ + + A + + -

+ +++ ++ - - +++ +++ +++ A,C + + -

A = détergent anionique , C = détergent cationique V.1.2.8. Les conservateurs alimentaires (cf cours de technologie alimentaire). Le choix d’un additif alimentaire antimicrobien est souvent difficile. Un bon conservateur doit répondre aux critères suivants : - il doit être microbicide plutôt que microbiostatique. Il doit être bactéricide et fongicide plutôt que bactériostatique ou fongistatique. - il doit être actif sur les germes pathogènes et sur ceux responsables d’altérations. - il doit être stable. - il doit être inoffensif à la consommation et ne pas diminuer la valeur nutritionnelle de l’aliment. - il doit être autorisé et leur liste est publiée au Journal Officiel de la République Française (arrêté du 2 octobre 1997) ; toute demande d’emploi de nouvelles molécules « conservatrices » doit être soumise à l’AFSSA. Bien que l’efficacité de ces substances ne soit plus à démontrer, l’emploi des conservateurs autorisés est régi par une législation stricte. Le tableau ci-après présente quelques molécules potentiellement utilisables comme conservateurs sous réserve de leur autorisation par les autorités compétentes. Conservateurs Tolérance Microorganismes sensibles Exemple d’aliment Acide benzoique* 0,1% Levures et moisissures Margarine, cidre etc... Acide caprylique Moisissures Emballage des fromages Acide déhydroacétique 65 ppm Insectes Fraises Acide propionique* 0,32% Moisissures Pain, gâteaux, fromages Acide sorbique* 0,2% Moisissures Gelées, gâteaux. Anhydride sulfureux** 200 ppm Insectes,microorganismes Fruits secs, vin. Antibiotiques 10 ppm Bactéries Viandes, volailles. Chlorure de sodium Sans Microorganismes Viandes.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 119

Diacétate de sodium 0,32% Moisissures Pain. Diéthylpyrocarbonate 200 ppm Levures Vin. Ethylformate 100 ppm Champignons Fruits secs. Nitrite de sodium 200 ppm Bactéries sporulées Poissons, viandes. Fumée de bois Sans Microorganismes Poissons, viandes. Oxydes (éthylène et propylène) 700 ppm Champignons, vers Epices. Peroxyde d’hydrogène Microorganismes Lait. Saccharose Sans Microorganismes Gelées, confitures... * et sels correspondants ** anhydride sulfureux , sulfites , bisulfites , métabisulfites Un des modes de classification des conservateurs alimentaires repose sur les modifications (ou non) des qualités organoleptiques qu’ils engendrent. Ainsi, l’addition de chlorure de sodium, de saccharose, aboutissant à la réalisation d’aliments hypersalés (saumures etc...) ou hypersucrés (bonbons, confitures etc...), ne permettra, dans certaines conditions, que le développement des microorganismes respectivement halophiles ou osmiophiles. Le fumage, l’addition de vinaigre, d’alcool ou de certains acides organiques sont des moyens chimiques de conservation qui sont susceptibles de modifier les qualités organoleptiques des aliments. Comme moyen de conservation ne modifiant pas les qualités organoleptiques des aliments, on peut signaler les substances qui forment un écran entre le produit et le milieu ambiant. Les silicates alcalins sont ainsi utilisés pour conserver les oeufs, des fruits et des légumes. Le diphényle, l’orthophénylphénol sont réservés à la protection des fruits et légumes. Un certain nombre d’antiseptiques chimiques ou d’antibiotiques peuvent être ajoutés aux aliments pour entraver ou supprimer la multiplication de microorganismes spécifiquement responsables d’altérations ou potentiellement dangereux. a) Acide benzoïque et benzoates

currentpoint

currentpoint

COOH COO - COOCH 3OH

COO(CH 2)3CH3OH

propylparaben

méthylparabenbenzoate de sodiumacide benzoïque

Na+

L’activité antimicrobienne (antifongique surtout) de ces dérivés est meilleure à pH relativement bas (produits végétaux acides), les formes protonées obtenues en dessous du pKa possédant d’excellents effets antimicrobiens. b) Acide propionique et propionates. Il s’agit d’inhibiteurs de croissance des moisissures. Il sont actifs à des pH faibles. c) Acide sorbique et sorbates. Ces composés sont surtout actifs pour des pH faibles. CH3-CH=CH-CH=CH-COOH d) L’anhydride sulfureux (SO2), les sulfites (= SO3), les bisulfites (= HSO3), et les métabisulfites (= S2O5). Ces composés sont utilisés sous forme liquide ou gazeuse, ou sous la forme d’un de leurs sels pour les jus de fruits, les vins, les mélasses. L’anhydride sulfureux possède une activité antimicrobienne et, dans certains aliments, des propriété anti-oxydantes. Les bactéries lactiques, de nombreuses moisissures sont plus sensibles à l’anhydride sulfureux que les espèces à métabolisme fermentatif.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 120

e) Les antibiotiques. Parmi les antibiotiques utilisés comme conservateurs alimentaires, on peut signaler : la nisine, la subtiline, la tylosine, la pimarycine, certaines tétracyclines et la polymyxine. Ceux qui sont efficaces sur les spores sont particulièrement intéressants pour les produits non stérilisables .

germination

gonflement dépouillement de la paroi sporale

croissance de la cellule végétative

division cellulaire

nisine subtiline diéthyl pyrocarbonate

benzoate

sorbate , métabisulfite NaCl , tylosine polyphosphate

- la nisine (polypeptide) est active sur les bactéries à Gram positif et sur les spores. Soluble à pH 2, elle précipite à pH 7; elle est stable à la chaleur en milieu acide. Elle provoque la lyse de la membrane cytoplasmique. Produite par Streptococcus lactis, elle est utilisée dans la fabrication de certains fromages et en conserverie à des doses voisines de 500 à 5000 UI / g. - la subtiline (polypeptide) est stable de pH 2,5 à 7. Elle est active sur les bactéries à Gram positif et sur quelques bactéries à Gram négatif. Son activité sporostatique la fait utiliser dans l’industrie des conserves. Elle est produite par Bacillus subtilis. - la tylosine (C45H77O17N) est active sur les bactéries à Gram positif sur quelques bactéries à Gram négatif et sur les bacilles alcoolo-acido-résistants. Son pouvoir sporicide permet son utilisation en conserverie. Elle est produite par Streptomyces fradiae. La structure de la nisine est la suivante :

currentpoint

currentpointILE DHB ALA ILE DHA

LEUALAS

ABA

PROGLY

ALA

S

LYS ABA

GLY

ALALEU

MET

GLY

ALA

S ALA

MET

LYS

ABA

ALA

ABA

ALA

S

HIS

ALAS

SERILE

HIS

VAL

DHA

LYS

COOH

ABA :acide amino butyriqueDHA : déhydroalanineALA-S-ALA : lanthionineDHB : ß-méthylDHAABA-S-ALA :ß - méthyl lanthionine

34

NH 2

f) La fumée de bois. Parmi les nombreux composants de la fumée de bois à activité antimicrobienne, on peut citer : le formol, des acides organiques, des alcools, des cétones, des phénols, des crésols ...

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 121

V.1.2.9. .Antiseptiques de la famille des biguanidines (chlorhéxidine), des salicylanilides ou des carbanilides V.1.3. Stérilisation par les gaz. Il s’agit de procédés élégants et pratiques utilisé pour des produits instables à la chaleur et pour la désinfection de locaux ou d’objets. V.1.3.1. Le formol. Les vapeurs formées par chauffage d’une solution diluée de formol ou de ses produits de polymérisation sont bactéricides. Le pouvoir bactéricide augmente avec la température et l’humidité. Ainsi, il est possible de “stériliser” en quelques heures à partir de 22°C à HR = 80% (Le formaldéhyde est peu actif à des températures inférieures à 20°C et requiert une humidité relative minimale de 70%). Les formes végétatives sont détruites plus rapidement que les formes sporulées.

CH

O

H

+ NH2 - R C

H

OH

NH - RH

Pour la désinfection des locaux, de l’ammoniaque est ajoutée pour diminuer la toxicité ; dans ces conditions, le formol donne avec l’ammoniac un composé inodore : l’hexamine. Le formol peut être généré par ébullition d’une solution de formaldéhyde à 40 %. Sa concentration désinfectante optimale est de 50 mg.m-3 (Pour un volume de 1 m3 on porte à 75 ml de formol à 40 %. Le formol peut aussi être généré à partir du chauffage à sec de paraformaldéhyde (10 g par m3) ou par addition de 20 g de permanganate de potassium à 75 ml de formol à 40 % à température ambiante (pour 1 m3). Il est également possible de générer la quantité de formol nécessaire à la stérilisation de la hotte par mélange de 4 g de paraformaldéhyde, 8 g de permanganate de potassium et 10 ml d’eau. La durée de ce type de traitement doit être d’une dizaine d’heures et le système de ventilation mis en marche au moins une demi-heure avant réutilisation. V.1.3.2. L’oxyde d’éthylène.

CH2

O

CH2CH2

+ CH2 O-

oxyde d'éthylène agent alkylant

Ce composé est gazeux à température ordinaire et liquide au dessous de 10°C . Il n’est pas utilisable pur en raison de son inflammabilité. Mélangé avec de l’anhydride carbonique ou du fréon, il constitue un antiseptique puissant , bactéricide et sporicide. Il est parfois toléré dans la stabilisation microbienne des épices . V.1.3.3. La ß propionolactone.

currentpoint

currentpoint

O

CH2 CH2

CO

Ce composé, liquide à température ordinaire émet des vapeurs bactéricides, sporicides, virulicides et fongicides. Toutes conditions étant égales par ailleurs, il est 25 fois plus actif que le formol et 4000 fois plus que l’oxyde d’éthylène. Ininflammable, il est assez pénétrant. En solution aqueuse, il est hydrolysé

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 122

en acide ß hydroxy-propionique inactif. Il est utilisé pour stériliser des objets, des milieux de culture, etc... V.1.3.4. Le SO2 (cf V.1.2.7.b) Ce gaz induit au niveau des protéines (microbiennes) des réactions d’addition et des réactions de sulfitolyse avec formation de dérivés S-sulfonés relativement instables. Ce sont les ponts disulfure des protéines qui subissent le plus souvent cette sulfitolyse. V.1.3.5. Les essences volatiles. Les essences naturelles ont un pouvoir bactéricide lié à la présence de composés phénoliques, d’alcools, d’aldéhydes, etc... - essence d’eucalyptus : antiseptique des voies respiratoires. - essence de girofle : désinfectant en chirurgie dentaire. - essence de thym : antiseptique intestinal et respiratoire. Ces essences sont remplacées par leur composé actif : eucalyptol, thymol, eugénol utilisés d’ailleurs parfois comme conservateurs alimentaires. V.1.3.6. Ozone Ce gaz (O3) est très efficace dans la stérilisation de l’eau. Il est par ailleurs décolorant et désodorisant V.1.3.7. L’anhydride carbonique sous pression Des travaux récents réalisés au laboratoire montrent qu’à des pressions de l’ordre de 6 bars ou plus ce gaz présente des effets microbicides particulièrement intéressants . V.1.4. Mesure de l’activité microbicide. Le but de cette mesure est de tester l’activité d’une substance par rapport à une ou des substances de référence (coefficient phénol), et de rechercher son activité après désinfection d’un objet, d’une surface etc... V.1.4.1. Mesure du coefficient phénol Il s’agit de comparer l’activité d’un antiseptique avec celle du phénol en présence d’un germe test (Salmonella typhi pour les désinfectants, Staphylococcus aureus pour les antiseptiques). Pour cela, on réalise des dilutions croissantes du produit à tester à raison de 5 ml par tube. On ajoute 5 gouttes d’une culture de 24 heures de Salmonella typhi. On prélève dans chacun des tubes aux temps 2,5 - 5 - 7,5 - 10 - 12,5 et 15 minutes 10 µl (ou 1 öse) qui sont inoculés dans un bouillon nutritif. La même opération est réalisée avec des dilutions de phénol. Après 48 heures d’incubation à 37°C, on note la dilution la plus élevée du désinfectant et celle du phénol qui tuent les germes en 7,5 minutes et non en 5 minutes. Le coefficient phénol est alors égal au rapport entre la dilution du phénol et celle du désinfectant.

Coef phénol = phénol

désinfectant De nombreuses critiques peuvent être faites quant aux résultats fournis par cette méthode. En effet, le phénol n’est pas actif de façon homogène sur tous les microorganismes, et il peut en être de même pour la substance testée.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 123

Dans les conditions opératoires décrites, S. typhi est tuée en 10 minutes par le phénol dilué au 1/90 , mais résiste 5 minutes. S. aureus survit 5 minutes dans du phénol dilué au 1/60. V.1.4.2. Méthode des portes germes. Le porte germe est constitué d’une bandelette de papier filtre. Cette dernière est immergée dans une culture de 24 heures en bouillon d’un germe test. Séché (24 h à 37°C) ou tel quel, le papier est mis au contact du désinfectant pendant des temps variables et déterminés. La survie ou la destruction des germes est mise en évidence par immersion du papier préalablement séché dans un bouillon nutritif suivie d’une mise en incubation de 24 heures au moins à l’étuve. V.1.4.3. Méthode de dénombrement. En industrie alimentaire, au niveau des équipements (chaînes, tables, matériels divers...), la présence de bactéries pathogènes peut entraîner la contamination continue du produit préparé. La propreté est obtenue par élimination physique (brossage- écouvillonnage), des agents chimiques (détergents et désinfectants). Généralement, le désinfectant n’est actif que sur des surfaces détergées (les matières organiques inhibant son action). Ces opérations sont suivies d’un rinçage à l’eau “pure” chlorée. Le dénombrement des germes peut être réalisée par :

- la méthode des empreintes : un ruban de “scotch” est appliqué sur la surface à tester, puis sur un milieu gélosé. La durée des contacts doit se situer aux environ de 10 secondes. Cette méthode est utilisable pour Salmonella et les Enterobacteriaceae, Staphylococcus, Streptococcus du groupe D.

- la méthode de l’écouvillonnage : elle repose sur l’utilisation d’écouvillons en coton hydrophile ou d’alginate de calcium. Les zones à explorer sont d’abord mouillées, ce qui permet une récupération d’environ 50% des microorganismes.

- l’épreuve de rinçage (mise en évidence de l’action des ammoniums quaternaires sur des surfaces contaminées).

lait stérile + E.coli + S. aureus

vider après 15 minutes

addition de la solution d' ammonium quaternaire

vider après n minutes

épreuve de numération par écouvillonnage

Le témoin est réalisé sans 3 et 4

1 2 3 4 5

V.2. Quelques notions sur les agents chimiothérapeutiques Chaque antibiotique exerce son action biochimique en modifiant une réaction particulière du métabolisme bactérien. Le parallélisme entre leur action au laboratoire sur différentes espèces microbiennes et leur efficacité chimique dans les infections causées par ces espèces a été mis en évidence. In vivo, l’effet antibactérien ne peut s’exercer que si certaines conditions de concentration et de contact sont réalisées et dans chaque infection, il existe un mécanisme d’action antibiotique. Il est donc indispensable de connaître tous ces éléments pour choisir les épreuves de laboratoire susceptibles de donner les renseignements les plus utilisables.

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 124

1

2

Paroipénicilline cyclosérine bacitracine novobiocine

membranepolymyxine thyrothricine

3

4

1 réplication 2 transcription 3 traduction 4 protéinesmitomycine C porfiromycines acide nalidixique

actinomycine rifamycines

aminosides chmoramphénicol tétracyclines

Les antibiotiques sont des substances sécrétées par un organisme vivant s’opposant à la vie des autres organismes (bactéries et champignons). Les antibiotiques ne sont toxiques que pour les bactéries (à certaines concentrations), mais il se peut qu’un antibiotique donné ne soit toxique que pour une espèce définie. Les antibiotiques peuvent être d’origine fongique (Penicillium notatum et la pénicilline) ou bactérienne (subtiline). Ils sont utilisés à l’état naturel ou sous forme de dérivés chimiques parfois plus actifs. V.2.1. Quelques informations sur le mode d’action biochimique des antibiotiques. Chaque antibiotique inhibe ou modifie une réaction particulière et très précise du métabolisme bactérien. Sans entrer dans le détail des mécanismes biochimiques impliqués dans ces réactions, il est possible de distinguer : V.2.1.1. Inhibition de la synthèse d’un constituant de la cellule. Sur un constituant de la paroi : les bactéries en croissance se lysent en présence de pénicilline dans un milieu incapable de les protéger contre les variations de pression osmotique. En milieu hypertonique, il se forme des protoplastes (G+) et des sphéroplastes (G-) . La pénicilline présente des analogies de structure avec l’acide diaminopimélique (DAP). V.2.1.2. Action sur la membrane cytoplasmique. Thyrothricine, polymyxine, colistine détruisent la membrane comme des détergents cationiques. V.2.1.3. Analogie stérique avec des métabolites. Ce mode d’action intervient peu dans le cas des antibiotiques fongiques ou microbiens ; un des mieux connus est celui des sulfamides. Les sulfamides sont des analogues stériques d’un coenzyme vitaminique : l’acide paramino-benzoïque.Ils empêchent son utilisation pour la synthèse de l’acide folique, catalyseur de réactions du type :

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 125

currentpoint

currentpoint

N

N N

N CH2

OH

NH2

NH CO NHCH

COOH

(CH2)2 COOH

NH2

NH2

SO2

COOH

OH

NH R

ACIDE FOLIQUE

L'acide folique catalyse les réactions du type :glycine + HCHO sérine

acide glutamique

ptérine

ac.p-aminobenzoïque

acide p-aminosalicyliquePAS

sulfamides

En présence de sulfamides, les bactéries s’appauvrissent rapidement en acide folique et cessent de fabriquer certains acides aminés. Il y a arrêt de la croissance sans destruction immédiate de la bactérie, ce qui fait dire que les sulfamides sont bactériostatiques (il se produit une altération des phases de croissance conduisant à un nombre de bactéries inférieur à celui de la croissance totale sans antibiotique, mais supérieur au nombre de bactéries existantes au moment où on les a mises en présence de l’antibiotique). V.2.1.4. Action sur les protéines plasmatiques Le chloramphénicol empêche la synthèse des protéines plasmatiques. Il présente des analogies de structure avec les acides aminés aromatiques. Cette inhibition de la synthèse des protéines plasmatiques par le chloramphénicol protège complètement les bactéries de l’effet lytique de la pénicilline. Il y a là un exemple de mécanisme biochimique d’un antagonisme entre deux antibiotiques. Il faut noter que l’activité est liée à des formes stéréochimiques bien précises : seul le chloramphénicol D- thréo est actif. V.2.1.5. Inhibition de systèmes enzymatiques importants de la production d’énergie. Streptomycine, néomycine, kanamycine, framycétine entraînent la disparition de certains cytochromes et diminuent l’intensité respiratoire des bactéries. Ces antibiotiques se fixent sur les constituants cytoplasmiques électronégatifs. Un pH élevé et une forte concentration ionique diminuant la formation des complexes diminuent l’activité de ces antibiotiques. Les tétracyclines inhibent les transferts d’hydrogène; la gramicidine inhibe la synthèse de l’ ATP. Par opposition, sont dits bactéricides les antibiotiques comme la pénicilline dont l’action, empêchant la formation de la paroi de nouvelles bactéries, est létale pour cette bactérie dans un milieu à pression osmotique normale. On cherche donc des analogues stériques d’acides aminés, qui font perdre aux protéines formées leurs éventuelles activités enzymatiques, et des analogues de bases puriques ou pyrimidiques qui peuvent inhiber la synthèse des protéines par brouillage du code génétique. La plupart des antibiotiques actuels ont été découverts empiriquement par sélection de microorganismes dotés d’activités “antagonistes”. V.2.2. Modalités de l’action antimicrobienne. La construction des courbes de croissance in vitro en présence de concentration croissante en antibiotiques permettent de définir des points limites : la concentration minima inhibitrice (CMI) qui correspond à la concentration en antibiotiques pour laquelle on n’observe pas de croissance visible ; la

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Microbiologie alimentaire - STIA 2 page 126

concentration inhibitrice 50% (la croissance n’est égale qu’à la moitié de la croissance du témoin) ; la concentration minima bactéricide (CMB). Un germe est dit résistant quand la concentration d’antibiotique qu’il est capable de supporter est supérieure à la concentration qu’il est possible d’atteindre in vivo (cette concentration est inférieure à la CMI). Un germe est dit sensible quand sa croissance est inhibée par des concentrations en antibiotiques que l’on peut atteindre in vivo (ces concentrations sont supérieures à la CMI). On dit que la sensibilité est limite si le taux sanguin est très peu inférieur à la CMI. La sensibilité bactérienne est déterminée en réalisant un antibiogramme in vitro. V.2.3. Détermination de la sensibilité bactérienne in vitro aux antibiotiques. Elle repose sur 2 grands groupes de techniques : V.2.3.1. Méthode de dilution en milieu liquide. Elle consiste à effectuer des dilutions successives d’antibiotiques dans un milieu liquide approprié ensemencé avec le germe à étudier et à noter pour quelle concentration en antibiotique la croissance est totalement inhibée. On détermine alors la concentration bactérienne. Milieu de culture peptore trypsique 10 g extrait de levure 0,5 g chlorure de sodium 5 g glucose 10 g rouge de phénol 0,02 g eau D 1000 ml pH 7,3 Le milieu est ensemencé avec une goutte de culture de 24 heures de la souche à étudier (culture T). Les solutions d’antibiotiques sont préparées à 2 concentrations : solution A à 100 µg/ml et solution B égale au 1/16 de la solution A. Dans une série de 9 tubes, on réalise des dilutions croissantes en antibiotiques.

100

0

Concentration en Antibiotique (µg/ml)

7

0

20 µg / mL

10 µg / mL

5 µg / mL

0,5 µg / mL

2 µg / mL

0 µg / mL

Temps (h)

Log N % inhibition

0 5 10 20

Après 16 heures

16

CMI

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tubes 1 2 3 4 5 6 7 8 9

eau stérile

0,8 0,4 0,2 0,1

0,8 0,4 0,2 0,1

solutionA

solution B

0 0,4 0,6 0,7 0 0,4 0,6 0,7 0,8

culture test 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Ab µg/ml 50 25 12 6 3 1,5 0,8 0,4 0

Les tubes sont alors placés à 37°C pendant 24 heures (ou 18 heures). La culture est appréciée par le demi virage de l’indicateur (rose) ou par un virage franc (jaune). La souche est dite sensible à une concentration déterminée lorsque celle-ci inhibe la croissance, ce qui correspond à la teinte rouge de l’indicateur. Il est important que la bactérie soit glucose + pour acidifier le milieu. V.2.3.2. Méthode de diffusion en milieu solide. Elle est mieux adaptée que la précédente aux techniques de laboratoire essentiellement en raison de sa plus grande facilité de réalisation. a) Principe. Des disques imprégnés de l’antibiotique à tester sont déposés sur la surface d’une gélose spéciale préalablement ensemencée du germe dont on veut étudier la sensibilité. Plusieurs phénomènes entrent alors en jeu :

- le transfert d’eau du milieu vers le disque - la solubilisation de l’antibiotique - la diffusion de l’antibiotique régie par la loi de Fick et qui dépend surtout de la nature de

l’antibiotique, de sa concentration initiale (charge du disque), de sa solubilisation au contact de la gélose. La température importante dans ce phénomène est généralement fixée à 30-37°C. Il s’agit d’un phénomène cinétique.

- la croissance microbienne . Un état d’équilibre s’installe au bout de 15 à 48 heures et c’est cet état qui est analysé .

bactéries en surface (croissance donne des colonies visibles à l'oeil nu)

12

1 diffusion de l'eau vers le disque et solubilisation de l'antibiotique 2 diffusion de l'antibiotique dans la gélose

gélose de Muller Hinton

6 mm

concentration en antibiotique ( après 16 heures)

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En général, la quantité d’antibiotique des disques est calculée de telle façon que la concentration en antibiotique correspondant au taux sanguin qu’il est possible d’atteindre dans l’organisme humain, soit répartie sur un cercle de 15 mm de diamètre (10 mm pour la colimycine et la polymyxine). Il s’agit donc de mesurer le diamètre de la zone d’inhibition de la croissance microbienne autour du disque imprégné d’un antibiotique déterminé, déposé à la surface d’un milieu de culture gélosé ensemencé de la bactérie à étudier. b) Milieu de culture peptone trypsique 20 g (Muller Hinton) extrait de levures 3 g chlorure de sodium 5 g gélose 25 g eau D 1000 ml pH = 7,2 Le milieu réparti en flacon de 25 ml est régénéré au bain-marie bouillant. Après refroidissement (50°C) ce milieu est coulé en boîte de Pétri stérilement. Après solidification la boîte est séchée à l’étuve. c) Ensemencement. Il doit être homogène sur la surface de la gélose. Pour cela, diluer 1 goutte de culture de 24 heures dans 10 ml d’eau stérile (ou 1 öse de culture sur milieu solide dans 10 ml d’eau stérile). Déposer 1 goutte de la suspension sur la surface du milieu et étaler le plus régulièrement possible en nappe au moyen d’une pipette coudée (les colonies apparaissant à la surface ne doivent pas être confluentes ; un développement trop dense entraîne une diminution de la zone d’inhibition. Les disques d’antibiotiques sont déposés à la surface du milieu au moyen d’une pince flambée entre chaque opération et de façon aseptique. La boîte est alors incubée, couvercle en bas, pendant 18 heures à 37°C. d) Lecture. Elle est fonction de l’existence ou non de zones d’inhibition. Cette lecture est essentiellement qualitative. Trois réponses sont possibles : - souche sensible : le diamètre de la zone d’inhibition est égal ou supérieur 15 mm (sauf pour polymyxine et colimycine 10 mm). - souche limite : le diamètre de la zone d’inhibition est inférieur à 10 mm. - souche résistante : pas de zone d’inhibition.

2

3

4

5

6

7

1 , 4 , 6 résistance 5 et 7 germe sensible 2 et 3 germe limite

1

1

7

3

5

1 - 7 indifférence 1 - 3 antagonisme 7 - 5 addition 5 - 3 synergie

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e) Etude de l’association d’antibiotiques L’association d’antibiotiques (2 en général) peut produire une synergie des effets bactériostatiques ou bactéricides, ou l’addition des effets des 2 antibiotiques pris séparément, ou au contraire un antagonisme (les 2 antibiotiques voient leurs effets annulés du fait de leur association). Pour étudier ces effets, on utilise des bandes papier buvard imprégnées d’antibiotiques dont on veut étudier les effets d’association, disposées perpendiculairement dans une boîte de Pétri. Les antibiotiques diffusent à partir de chaque bande dans la gélose. Dans les zones de contact de 2 bandes, les deux antibiotiques sont présents et la forme de la zone d’inhibition permet la lecture de l’effet associatif. Les antibiotiques dont on détermine l’activité par ces méthodes sont souvent choisis en fonction de l’activité (ou non) qu’ils manifestent ou qu’ils sont susceptibles de manifester a priori (ceci est lié aux nombreuses mesures réalisées jusqu’à ce jour). Il est possible de déterminer la CMI par la méthode de diffusion au moyen de la mesure du diamètre de la zone d’inhibition en utilisant les droites représentant le diamètre de la zone d’inhibition en fonction de la CMI. Les graphes proposés par les fabricants (Pasteur – Mérieux par exemple) de milieux et disques permettent de déterminer rapidement la V-2.4. Les sulfamides et les nitrofuranes L’activité est liée au groupement SO2-NH-R en position para. Les variations de R permettent de décrire plus de 5 000 substances. Il s’agit d’agents bactériostatiques (inhibition compétitive) peu solubles dans l’eau. La posologie est de 2 à 8 g par jour. Ils sont toxiques à dose élevée. Ils sont surtout actifs sur les cocci (Pneumocoque, méningocoque, Shigella). Les nibrofuranes sont bactéricides in vitro. V-2.5. Les agents antituberculeux (en association avec la streptomycine) - L’acide p-amino salicylique (PAS), bactériostatique ; il s’agit d’un analogue stérique de l’acide p-aminobenzoïque. - L’isoniazide (INH) est un composé très stable à chaud ; bactériostatique puis bactéricide. Il s’agit d’un analogue de la pyridoxine. V-2.6. Les antibiotiques Ils sont classés en fonction de leur appartenance à une famille organique bien définie. a) Pénicillines (produites par Penicillium notatum, P. chrysogenum) Il existe des pénicillines de synthèse et les germes sont classés en : Ps : pénicillinase sensible Pr : résistant à la pénicillinase. L’ampicilline est la seule à posséder une activité sur les bacilles G-. Les pénicillines sont bactéricides (bactériostatiques à faibles concentrations). Elles sont actives sur les germes G+ et Neisseria. La résistance des germes à la pénicilline est liée à l’acquisition de pénicillinase. Posologie ~106 U/j (1 mg de péni G = 1 670 U). Des chocs anaphylactiques ne sont pas à exclure en raison de son pouvoir antigénique. * Les pénicillines appartiennent à la famille des ß-lactamines avec les céphalosporines. b) Famille des oligosaccharides - streptomycine (produite par Streptomyces griseus). Son activité augmente en milieu alcalin (elle est 1000 fois plus active à pH 8 qu’à pH 6).

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Elle est bactéricide pour de nombreux germes G+ et G-. Quand une bactérie est résistante à l’un d’eux elle le devient pour les deux : résistance croisée. Ces substances sont toxiques pour les cellules nerveuses et pour les cellules rénales. c) Famille des tétracyclines Ces antibiotiques sont bactériostatiques et actifs sur les bactéries à Gram + et à Gram -. Elles présentent le phénomène de résistance croisée. Au niveau intestinal, son action aboutit à la sélection de germes résistants tels que Pseudomonas, Proteus, Staphylococcus, Candida etc... d) Famille des macrolides Il s ‘agit de molécules organiques complexes à cycle lactonique. On peut citer comme antibiotique appartenant à cette famille : l’érythromycine, la spiramycine, la carbomycine et l’oléandomycine. e) Famille des polypeptides Les polymyxines (B, E) , la bacitracine, la thyrothricine appartiennent à cette famille. La polymyxine B (produite par Bacillus polymyxa) est un cyclopeptide ramifié, toxique. La polymyxine E (colimycine ou colistine) présente une structure voisine. Ces antibiotiques sont bactéricides sur les bactéries à Gram -. La bacitracine (Bacillus licheniformis) est active sur les bactéries à Gram+. Sa toxicité rénale est élevée.La thyrothricine (Bacillus brevis) ou gramicidine est active sur les germes à Gram +. Elle est cependant toxique pour le rein et le système nerveux. f) le chloramphénicol (Streptomyces venezuelae). Cet antibiotique est relativement facile (par rapport à certains autres) à synthétiser. Il est bactériostatique sur les bactéries à Gram + et à Gram -. Il est très efficace dans le traitement des fièvres typhoïdes. Son utilisation “intempestive” peut conduire à des accidents graves (leucopénies etc...). g) Les ansamycines - rifampicine - novobiocine

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SOMMAIRE

I - LES RELATIONS ALIMENTS-MICROORGANISMES-CONSOMMATEURS I - INTRODUCTION 1 I - 1 La Qualité marchande 1 I - 2 La Qualité hygiénique 1 II - ROLE ET SIGNIFICATION DES MICROORGANISMES DANS LES ALIMENTS 2 II-1 Sources primaires de microorganismes 2 II.1.1. Sol et eau 2 II.1.2. Plantes et produits dérivés 3 II.1.3. Animaux et produits dérivés 3 II.1.4. Air et poussière 3 II.1.5. Produits fermentés 3 II.1.6. Microorganismes aliments 3 II-2 Altérations microbiennes des aliments 4 II.2.1. Contamination naturelle 3 II.2.2. Incidences sur la qualité marchande 4 1. Relations microorganismes/composition de l’aliment 4 2. Modifications de l’odeur 4 3. Modifications du goût 5 4. Modifications de l’aspect et de la couleur 6 5. Structure et texture 6 6. Modification de la valeur alimentaire 7 II-3 Principaux paramètres de contrôle de la prolifération microbienne dans nos aliments 7 II.3.1.Caractères propres à l’aliment 7

II.3.1.1. Structures biologiques 7 II.3.1.2. Agents antimicrobiens naturellement présents 7 II.3.1.3. Composition chimique de l’aliment 8 II.3.1.4. pH 8 II.3.1.5. Activité de l’eau 10 II.3.1.6. Potentiel d’oxydo-réduction 11 II.3.2. Paramètres externes à l’aliment 12 II.3.2.1. Température d’entreposage 12 II.3.2.2. Humidité relative 14 II.3.2.3. Présence et concentration de gaz 14 II.3.2.4. Antimicrobiens produits au cours de la fabrication de l’aliment 14 II-4 La microbiologie prédictive 15

II - MALADIES MICROBIENNES TRANSMISES PAR LES ALIMENTS 16 I Modes de contamination microbienne des aliments 19 II Essai d’analyse épidémiologique 19 III Principales maladies bactériennes transmises 21 III.1. Toxi-infections à Salmonella 21 III.2. Entérotoxicose staphylococcique 24 III.3. Toxi-infections à Clostridium perfringens 26 III.4. Intoxication botulinique 27 III.5. Autres maladies liées à la consommation d’aliments 29 III.5.1. Bacillus cereus 29 III.5.2. Vibrio choleræ et V. parahaemolyticus 29 III.5.3. Listeria monocytogenes 30 III.5.4. Escherichia coli 50 III.5.5. Yersinia entercocolitica 51 III.5.6. Campylobacter jejuni 51 III.5.7. Shigella dysenteria, S. sonnei, S. flexneri, 51 S. boydii III.3.6. Conclusion 52

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Directive 93/43 de la CEE Hygiène des locaux, des denrées et des personnels 54 Sites internet 57 IV - Les mycotoxines 59 V - Principales maladies parasitaires transmises par les aliments 63 III.5.1. Protozooaires (unicellulaires) 63 III.5.2. Helminthes 64 III.5.3. Arthropodes 64 III.5.4. Poisons de coquillages et poissons 64 III.5.5. Mycoses 64 VI – Les virus en agro-alimentaire 65 Tableau : Maladies d’origine bactérienne 68 Tableau : Maladies à virus et rickettsies 77 Tableau : Entérotoxines 79 Tableau : relations aliments � maladies 81 VII - PREVENTION DES RISQUES MICROBIOLOGIQUES PAR LA MAITRISE DES POINTS CRITIQUES Méthode HACCP 88 IV - 1 Contrôle traditionnel, ses limites (inspection, analyse microbiologique) 89 IV - 2 Le système HACCP 89 IV.2.1. Historique. Notion de qualité microbiologique 89 IV.2.2. Le système HACCP en tant que démarche structuraliste et intégrée 90 IV - 3 Principales étapes IV.3.1. Etablissement d’un diagramme de fabrication détaillé 91 IV.3.2. Identification et évaluation des risques 91 IV.3.3. Identification des points critiques et de contrôle 92 IV.3.4. Choix des options de maîtrise aux points critiques 93 IV.3.5. Choix des opérations de surveillance 93 IV.3.6. Réalisation du contrôle 93 IV.3.7. Actions correctives 93 IV - 4 L’auto-contrôle 93

II - LES AGENTS ANTIMICROBIENS I - GENERALITES/TERMINOLOGIE 94 I - 1 Stérilisation 94 I - 2 Désinfectants 94 I - 3 Antiseptiques 94 I - 4 Conservateurs alimentaires 95 I - 5 Sulfamides et antibiotiques 95 II - LOIS DE DESTRUCTION DES MICROORGANISMES 95 II - 1 Généralités 95 II - 2 La cellule microbienne et l’antimicrobien. La mort microbienne 97 III - FACTEURS INFLUENÇANT L’ACTION ANTIMICROBIENNE 97 III - 1 Le microorganisme 97 III - 2 Le temps de traitement 98 III - 3 L’agent antimicrobien 98 III - 4 L’environnement 98 IV - AGENTS PHYSIQUES 98 IV - 1 La chaleur 98 IV.1.1. Terminologie-Définitions 99 IV.1.2 Les principaux paramètres d’évaluation des effets des traitements thermiques100 IV.1.3. Facteurs de résistance à la chaleur 102 IV.1.4. Technologies 103 IV - 2 Radiations 103 IV.2.1. Radiations électromagnétiques 103 IV.2.2. Radiations électroniques 108 IV.2.3. Radiations soniques 108 IV - 3 Elimination mécanique 108 IV.3.1. Filtration stérilisante 108

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IV.3.2. Centrifugation 108 IV - 4 Microondes 108 IV - 5 Hautes pressions en présence ou non de gaz 109 V - AGENTS CHIMIQUES 109 V - 1 Les antiseptiques, les désinfectants et les conservateurs alimentaires 109 V.1.1. Mode d’action 110 V.1.2. Classification 110 V.1.2.1. Agents oxydants 110 V.1.2.2. Les métaux lourds et leurs sels 113 V.1.2.3. Les alcools 113 V.1.2.4. Les phénols 115 V.1.2.5. Les savons et détergents 116 V.1.2.6. Les agents alkylants 117 V.1.2.7. Les colorants 117 V.1.2.8. Les conservateurs alimentaires 118 V.1.2.9. Antiseptiques de la famille des biguanidines, des salicylanilides ou des carbanilides 121 V.1.3. Stérilisation par les gaz 121 V.1.3.1. Le formol 121 V.1.3.2. L’oxyde d’éthylène 121 V.1.3.3. La b-propionolactone 121 V.1.3.4. Le SO2 122 V.1.3.5. Les essences volatiles 122 V.1.3.6. Ozone 122 V.1.3.6. L’anhydride carbonique sous pression 122 V.1.4. Mesure de l’activité microbicide 122 V.1.4.1. Mesure du coefficient phénol 122 V.1.4.2. Méthode des portes germes 123 V.1.4.3. Méthode de dénombrement 123 V - 2 Quelques notions sur les agents chimiothérapeutiques 123 V.2.1. Mode d’action biochimique des antibiotiques 124 V.2.1.1. Inhibition de la synthèse d’un constituant de la cellule 124 V.2.1.2. Action sur la membrane cytoplasmique 124 V.2.1.3. Analogie stérique avec des métabolites 124 V.2.1.4. Action sur les protéines plasmatiques 125 V.2.1.5. Inhibition de systèmes enzymatiques importants de la production d’énergie 125 V.2.2. Modalités de l’action antimicrobienne 125 V.2.3. Détermination de la sensibilité bactérienne in vitro aux antibiotiques 126 V.2.3.1. Méthode de dilution en milieu liquide 126 V.2.3.2. Méthode de diffusion en milieu solide 127 V.2.4. Les sulfamides et les nitrofuranes 129 V.2.5. Les agents antituberculeux 129 V.2.6. Les antibiotiques 129